星际防御的工程问题

晨枫

星际防御是科幻小说和电影里的流行题材，一般的解决方案是用核弹。但是想来想去，好像不行啊。

如果从外星空间有一颗上千吨重的陨石在向地球飞来，落地可能造成不可思议的损失。一种方式是在大气层内快速加热，最终爆裂，大小碎片可以形成各种杀伤，威力堪比核弹空爆，而且是低空空爆。另一种方式是直接击中地面，这也是骇人的动能，撞击瞬间除了转化成地震的动能，还会转化成巨量热能，引起落地点附近的大规模燃烧。

; n2 R& o* [+ Y已知最大的落地陨石是纳米比亚的霍巴陨铁，重66吨。一般认为，陨石在穿越大气层是，剧烈加热造成表面材料气化和热爆裂脱离，落地重量约为再入时的1/10。铁又比较耐热。这样说来，霍巴陨铁再入前的重量接近千吨。

在理想情况下，应该在再入前就把陨石推离坠落的轨迹，最好直接返回外层空间，永远飞离地球。

. m" k$ k$ m* _# _" E但根据动量守恒的原理，硬推的话，需要速度与质量乘积相似的反陨石武器。上千吨的导弹，这要求太高了；速度成数量级高于陨石的导弹，这个要求更高。

* M5 q8 k; l+ R# g; U3 |( c换核弹头呢？

呃，核弹头的毁伤作用在于冲击波、热辐射和放射性沾染。陨石是不怕放射性沾染的，首先排除。热辐射要高到足够千吨陨石内部受热爆裂，这好像也挺难的。冲击波更难，外层空间没有空气，怕是形不成冲击波。
6 L9 w& S( C- q) T( W* a3 p, B4 v
9 b" ^$ C, s4 ?* L0 R那核弹怎么摧毁陨石呢？
% C' B- R% J- L
还是我弄粗了哪里？

下山虎

类似于东北抽冰嘎，外力改变小行星运动轨迹，让运动路线偏离地球轨道

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-13 20:09
' m6 t* C  P* \' G. N2 d类似于东北抽冰嘎，外力改变小行星运动轨迹，让运动路线偏离地球轨道

基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

xiejin77

晨大好。
( y- o  O3 n2 F7 J
https://csist.kejie.org.cn/a559.html

( r, G+ [9 ?8 }& D美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
) x/ s& S# p- ]$ q
/ B2 f" M. Q- A7 e1 e* R( v我没研究过这方面内容，没有冲击波，但是似乎有辐射，比如辐射的强大热量蒸发表面物质，形成持续性的反向物质流，通过这个改变天体运行轨道。肯定比撞击靠谱多了。

xiejin77

xiejin77 发表于 2026-1-14 11:14
* N7 v& A/ M1 Z6 j6 R/ C晨大好。

* b# }) S6 h2 R$ s* p# Ahttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html

) R- z9 k8 ?( G" d9 B! C/ C国家地理的说法。
1 a% |# L" v7 [
% x( G% n8 G9 F' A* U9 ~8 s不过我对此感兴趣是去年九月份，中国开始考虑小行星撞击项目。这个领域的一片很重要的论文也是中国的。
! D, X8 ]7 j, [
https://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

7 p! T* [- e0 K6 K& ?9 E关于核爆的：“采用长杆撞击器并合理控制撞击速度，能够引导核爆装置进入更深的地下爆炸，从而更加高效地耦合核爆能量，提升偏转小行星或直接摧毁小行星的能力”
7 H7 Q5 g; ^; @
https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
4 z0 ^5 e: T2 a3 B  U+ c晨大好。

4 o+ r& c8 {4 ~8 M" B9 Z  n% I0 \+ A5 |https://csist.kejie.org.cn/a559.html

4 [; ^; P. u: S- J* c那得多少热量啊！核弹作为武器使用的时候，靠热量挥发好像不是主要杀伤手段？

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-13 23:10
# x# f3 Y  d4 j: L* G关于核爆的：“采用长杆撞击器并合理控制撞击速度，能够引导核爆装置进入更深的地下爆炸，从而更加高效地 ...

4 w. m1 j. I( Z7 G, G( n$ q还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

下山虎

% l; D+ s/ @' E4 E5 g

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

& K1 e# c. h) V
9 r& d& G" M0 W7 f1 M7 w0 a核弹穿深一定程度，核爆后产生高温高压把附近物质从原路喷射出太空，产生反作用力推动小卫星改变轨道。如果深入行星内部爆炸，把他炸成几部分不就摧毁了么。
0 i! l& s$ n( a* o; F: o& g

30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
% R# D- D* Q/ }6 }" i  w
小行星直径 (m)        引爆深度 (m)        破坏效果        小行星剩余质量比        小行星速度增量/(m·s-1)        小行星动量增量/(×10 6 kg·m·s-1)
6 a' ?- c  q: I& ~100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
  h/ N# x7 S! m( Q100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
2 r& ~% h4 s3 p% U300        0        成坑        0.9993        0.129        5.133 32
300        5        成坑        0.9955        1.258        49.868 80
300        10        成坑        0.9960        1.561        61.912 50
; V* v) H5 o% S8 k: S# T500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
& M' s4 Y0 e; E1 t500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
" U3 q' S/ x6 P7 n) h' ]" K


3 J1 y3 t" ~: T. H! [' }另外这个小行星的概念应该不会像月亮那么大，不然在太阳系外围就应该被发现了。

; @( S. ^6 u6 `7 T2 t天体        平均直径
4 v" M; m' o3 {. \+ v, J% j月球        约 3,474 公里
  Z( Q/ U% s# W+ y9 _( X+ D+ d冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
0 ~: t, Y( x0 t那得多少热量啊！核弹作为武器使用的时候，靠热量挥发好像不是主要杀伤手段？ ...

3 L1 ^& x' o3 N# D" j. _4 \3 n# S晨大，我找到论文了，微信发你

下山虎

说句实话，这玩意射的又远又准，还要穿深核爆。如果试射成功的话，感觉有人会在美国夏延山基地发抖

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 01:15
核弹穿深一定程度，核爆后产生高温高压把附近物质从原路喷射出太空，产生反作用力推动小卫星改变轨道。如 ...

这个有道理！问题是，要有足够穿深。这是动能穿深还是爆炸穿深？而且需要在形成穿深中先往地球方向“推一把”？或许也可以从侧向制造穿深，只要偏离地球就行，不需要背道而驰？

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 22:40
  r& r; X# d6 Z2 }! x这个有道理！问题是，要有足够穿深。这是动能穿深还是爆炸穿深？而且需要在形成穿深中先往地球方向“推一 ...

' t- m8 w* D3 d9 K" W动能穿深后引爆
- A% j# v( D( W" A2 n( f1 E2 V- R1 N
* F: {; ^3 M; N6 b$ r+ Z  I长杆型撞击引导器的小行星拦截器由撞击引导器和跟随器（包括碎片/热防护屏和核爆装置）组成
( y, L' x! x0 w2 v* J0 G) @
; g1 u" [& U% m. }0 K
& b: l" `& I7 }3 `6 L地下的爆炸能够产生更大的坑，将更多的小行星物质抛向拦截器撞击的反方向，产生所谓的“动量增强效应”，使小行星获得更多改变轨道的速度增量。此外，爆炸形成的碗状坑类似于火箭发动机的喷管，坑底岩石在核爆高温高压作用下大量气化并向外喷射，将进一步加大小行星的速度增量。

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
动能穿深后引爆
. _# Q3 y) Y7 K9 X7 \% n
6 x$ w9 n( A- ^7 @6 U' K" \长杆型撞击引导器的小行星拦截器由撞击引导器和跟随器（包括碎片/热防护屏和核爆装置） ...

; j" q) s- e/ M! F这只是理论上的吧？这长杆的要求可高啊，要强度、耐热、刚度都超高，还得够长，这重量可是不小。

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-15 08:34
; S* m" o5 Y2 ]+ I2 O: X% n/ N0 n0 [这只是理论上的吧？这长杆的要求可高啊，要强度、耐热、刚度都超高，还得够长，这重量可是不小。 ...

. ]0 K$ E6 L$ [% i. `
& l( m7 x& f% V' ?8 R; ~: B土共应该还没有打过实弹。但理论上最多5发，就能给夏延山开壳

鳕鱼邪恶

核弹爆炸之时，释放的能量主要为高能X射线的方式，这样在外太空没有空气的情况下，是没有冲击波产生的。

, I8 p* E" K$ g. A+ F5 [+ A2 s如果用核弹攻击陨石，效果最好的情况是核弹在陨石/小行星内部爆炸，令大部分X射线为陨石吸收，以引发陨石的自爆。这样抛出来的物质就能对陨石本体产生反作用力，如果不是把陨石炸碎的话。

当然，如果陨石不大或者核弹核装药足够，在陨石\小行星表面引爆也不是不行。
4 e9 n' f- q0 ?$ Z  M+ z: b  P
肯定不能依靠火箭自身的动能撞击来改变小行星的轨迹。

鳕鱼邪恶

或者，打个火箭上去，拴在陨石上，然后用火箭慢慢把陨石推离原来的轨道？这样用化学能就可以了吧？

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2026-1-14 22:43
或者，打个火箭上去，拴在陨石上，然后用火箭慢慢把陨石推离原来的轨道？这样用化学能就可以了吧？ ...

从mv=FT的动量-冲量守恒来看，这比纯粹用动量靠谱，不过对推力要求好高啊

鳕鱼邪恶

晨枫 发表于 2026-1-15 13:54
从mv=FT的动量-冲量守恒来看，这比纯粹用动量靠谱，不过对推力要求好高啊 ...

多来几颗火箭，只要轨道偏了就行。。估计这活儿只能中俄干了，美国指望不上～

隧道

下山虎 发表于 2026-1-15 05:57
' \! `6 c. ^8 j% R2 `* B6 _动能穿深后引爆
; q6 U5 U7 z; Y# ~* I- N6 E& ]
长杆型撞击引导器的小行星拦截器由撞击引导器和跟随器（包括碎片/热防护屏和核爆装置） ...

连发两三颗，前两颗爆炸后形成稳定的热源或者其他信号引导源，最后一颗大当量的打进前两颗的弹孔也不难。