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。
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: |: O: ?  ]7 I! q8 v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。

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。
" ]( ^  ]: t/ ?$ s
2 H& R0 J. p# n" r% H1 X2 r' r( x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。
$ k8 `7 A( L6 M6 b
% z" L% J4 ]6 S$ o  ^8 {/ B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。

! h+ A2 T2 G% @2 c4 R% j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。

( R+ n. x8 I4 t那核弹怎么摧毁陨石呢？

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
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。

  x. O- ^5 K8 g* k/ h% Q! X: jhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html
1 S% t* B7 A! Y
8 h, T0 ?& }) b9 w. L美国12年就做过实验，洛斯阿拉莫斯实验室。
% O$ _2 S* Y% y" e4 a
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
晨大好。

" `4 t' h; A( l3 ?https://csist.kejie.org.cn/a559.html

* X7 U" Q, c1 E) M/ ?https://www.natgeomedia.com/science/article/content-17562.html
# T8 Z. _7 U1 p. I. g7 B5 M/ T+ m
, B% I9 }! q% E2 x( C国家地理的说法。

& ]: T, |9 c1 Q- j2 a* i/ t! F- E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。
$ i9 _0 }* Y! h) t5 `
% ?% p' o5 v1 S- n0 q3 Hhttps://www.nature.com/articles/s41598-020-65343-z.pdf

下山虎

晨枫 发表于 2026-1-14 10:33
- M. @9 |# N& p# t& h基于动量守恒原理？那不需要超重超快的导弹嘛？做不到啊

$ F8 O' s8 `7 d; s; I7 w- i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”
  N1 M* Q7 P" _# B( n* \9 P( L6 J
https://www.seejournal.cn/article/doi/10.12126/see.2017.06.003

晨枫

xiejin77 发表于 2026-1-13 21:14
% \# }, w% q& Z" @; U晨大好。

. z+ J/ Y! I7 ~% R, Lhttps://csist.kejie.org.cn/a559.html

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
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 ...

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

晨枫 发表于 2026-1-14 14:42
  ^( Z' ~* d* o. |- t' {) P3 H5 w还是那个问题啊：没有冲击波的话，核爆如何摧毁小行星呢？

: s* o* J. J3 C, {2 p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。

( f3 q& M" t* J' F2 _+ P0 B& N
30 万吨 TNT 当量核装置在不同深度爆炸的仿真结果
3 X$ \. }& G8 G! F3 K8 r0 F
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)
100        0        部分解体        0.9566        1.900        2.673 57
100        5        部分解体        0.8867        10.228        13.341 20
2 o& J3 K$ U( R1 o! L1 }: N$ h100        10        解体        0.6884        13.739        13.913 30
300        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
  Z+ ^$ n) d0 D. N+ t- X8 ?500        0        成坑        0.9999        0.036        6.635 41
+ ~/ @* S& j/ K: _* i8 h% G# m' m500        5        成坑        0.9976        0.186        34.198 70
( N2 b- J% v0 {4 f; t$ |  V$ p500        10        成坑        0.9980        0.241        44.329 30
8 G; J' v  t0 C' ~+ A
( y# V/ t, j; {* I9 R

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。

天体        平均直径
* J# y1 _' d! Q. ]7 n/ X8 c月球        约 3,474 公里
- {# {1 `: B1 ~" l冥王星        约 2,377 公里

xiejin77

晨枫 发表于 2026-1-14 14:40
) ~( D' ?2 u3 N' K# H* {/ U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
% `2 A% A/ P2 r2 N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
2 `  I" k2 B& J0 G  s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 ...

" v! M6 s/ ^. D9 c2 V+ o动能穿深后引爆

, z" q. n+ [* Y( M" Q8 B; u# L% T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
; U# T8 G+ K* W8 r+ D/ H& ?9 ~6 w
& ~' h% _+ V7 }3 \
* c% o( f% Y+ W8 J4 {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。
# I5 G- x2 e+ U' j( o8 n" p
- R0 |5 i2 ~  m

晨枫

下山虎 发表于 2026-1-14 15:57
% S; ~4 y/ d7 L" Q8 f动能穿深后引爆

1 n6 W) a& v3 t: D# 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） ...

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
% `3 {% D$ |1 f0 n/ `/ c( X7 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。 ...

8 m3 j0 \9 D) e+ F3 j7 H" Z5 }4 H
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。
1 Y7 g& z0 Z4 z
! r; z0 T1 p4 y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。
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- @" x7 f* h. d5 Q5 u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
+ \+ _/ b+ l7 j. m' E5 d9 o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 ...

2 b& D  q1 w1 D) i+ W( P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
动能穿深后引爆

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） ...

9 z: d7 |) t0 `$ R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。