当前位置: 眼镜蛇 >> 眼镜蛇的繁衍 >> 太空上丢下一根钨棒,威力比百万当量战略核
记得以前有一部叫做“特种部队2”的电影,里面有一个片段,是说眼镜蛇组织欺骗其他各国销毁核弹以后,使用卫星系统将一根钨棒从太空丢下,瞬间就把伦敦给毁灭,其爆炸威力比百万吨级的核弹还厉害!很多人看后都纷纷讨论,质疑真的有这么大威力吗?
虽然这是电影的片段,很多情节并不一定合理,但是对于有较真劲的人来说就像有压迫症一样,不解决了睡不好,吃不香。闲来无事,我们来算一下,电影的这个情节是否合理。
钨的密度是19.35g/cm,比黄金的密度还要大一点点,但是熔点就比黄金高多了,可以达到±20℃,因此在与大气摩擦时候,钨棒很难被熔掉。根据电影的片段,目测发射出去钨棒的直径大概在10cm,长度好大概几米,我们按5米算,那么这根钨棒的重量是:m=ρ*π*r^2*h=3.14×5××19.35=.5g≈0.76吨。
搭载这些钨棒的卫星系统一般是在近地轨道,距离地面高度大约公里,就按四百公里计算把。不过一个很现实的问题是,如果要真正计算它掉下来的产生的动能是件很复杂的事情,一时重力加速是不断变化的,在公里上空的加速度和地面上差距不小;二是大气层的阻力情况,大家都知道大气层密度并不是均匀的,距离地面越低,大气密度越高,其阻力也是变大的。因此,想要精确计算出来钨棒掉下来砸到地面产生的动能,对于普通人来说是及其困难的,所以我们只能选择简单计算。
重力加速的计算公式为g=G*M/r,其中G为引力常量,数值为6.67×10-11N·m/kg;M为地球质量,约5.*10^24Kg;r为计算点到地心的距离,平均值约为km。通过公式可以计算,在km上空,物体受到的重力加速度大约为地面重力加速的88%,也就是大概8.67m/s。当然,重力加速度还和地球自转有关,上面计算不算很精确。
如果忽略加速度变化,也忽略大气摩擦力等的影响,加速度都按10m/s算。由公式H=V0*t+0.5gt,可以计算这个钨棒从公里轨道掉落到地面所用的时间:t=√(2H/g)=√[/10]=√≈秒。那么这根钨棒末端触碰地球时的速度V=V0+gt=10×=0m/s,普通手枪子弹的速度约为~m/s,与电影中说速度相当于8倍子弹的速度大概吻合。看来这个电影计算钨棒下降速度,也是啥都不考虑啊,即使钨棒做成针形,也会受到空气阻力的。就算这样吧,我们认了,这个速度撞击地球产生的能量有多少呢?
由动能计算公式E=0.5*m*v,可以得到E=0.5××0=J≈3×10^9J。如果这个能量折合为TNT爆炸当量,又会等于多少吨TNT呢?
经过查询资料,可以知道1gTNT炸药爆炸释放的能量约为J,也就是1kgTNT炸药释放的当量为4.×10^6J,1吨TNT释放的能量就是4.×10^9J。这个数值已经大于公里上扔下一根钨棒产生能量的数值,也就是说,从公里轨道上扔一根KG的钨棒,在一切理想状况下,还不如1吨TNT产生的炸药当量大!
即使把这根钨棒质量增大十倍、几十倍,轨道增加到公里,再加一个初始速度,不考虑一切影响因素下,也不过相当于几千吨TNT炸药的当量,离百万吨TNT当量起步的战略核武器还差得远。考虑各种因素影响下,这根钨棒即使真的能落到地面,产生的动能可能也不到理想状态的三分一。因此,电影不过是为了效果,其很多推算过程很不严肃,甚至是故意夸大的。
当然,也并不是说这种天基武器一无是处,它还是具有地面武器所不具有的特点,比如说打击范围广,覆盖全球;打击速度极快、时间短,几乎可以穿透地球上任何现有的防御系统;生存能力强,除激光武器理论上可以打击外,没有武器可以攻击到;最重要的是,相对于核武器的污染,它可以说是一款“环保炸弹”。这种天基武器可以用于对重要目标和地下目标的精确打击,因此,世界上还是有一些大国在暗地研究。