太空上丟下一根鎢棒,威力比百萬當量戰略核武器還大,是真的嗎?

記得以前有一部叫做“特種部隊2”的電影,裡面有一個片段,是說眼鏡蛇組織欺騙其他各國銷燬核彈以後,使用衛星系統將一根鎢棒從太空丟下,瞬間就把倫敦給毀滅,其爆炸威力比百萬噸級的核彈還厲害!很多人看後都紛紛討論,質疑真的有這麼大威力嗎?

太空上丟下一根鎢棒,威力比百萬當量戰略核武器還大,是真的嗎?

雖然這是電影的片段,很多情節並不一定合理,但是對於有較真勁的人來說就像有壓迫症一樣,不解決了睡不好,吃不香。閒來無事,我們來算一下,電影的這個情節是否合理。

鎢的密度是19.35g/cm³,比黃金的密度還要大一點點,但是熔點就比黃金高多了,可以達到3410±20℃,因此在與大氣摩擦時候,鎢棒很難被熔掉。根據電影的片段,目測發射出去鎢棒的直徑大概在10cm,長度好大概幾米,我們按5米算,那麼這根鎢棒的重量是:m=ρ*π*r^2*h=3.14×5²×500×19.35=759478.5g≈0.76噸。

太空上丟下一根鎢棒,威力比百萬當量戰略核武器還大,是真的嗎?

搭載這些鎢棒的衛星系統一般是在近地軌道,距離地面高度大約400公里,就按四百公里計算把。不過一個很現實的問題是,如果要真正計算它掉下來的產生的動能是件很複雜的事情,一時重力加速是不斷變化的,在400公里上空的加速度和地面上差距不小;二是大氣層的阻力情況,大家都知道大氣層密度並不是均勻的,距離地面越低,大氣密度越高,其阻力也是變大的。因此,想要精確計算出來鎢棒掉下來砸到地面產生的動能,對於普通人來說是及其困難的,所以我們只能選擇簡單計算。

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重力加速的計算公式為g=G*M/r²,其中G為引力常量 ,數值為6.67×10-11N·m²/kg²;M為地球質量,約5.965*10^24Kg;r為計算點到地心的距離,平均值約為6371km。通過公式可以計算,在400km上空,物體受到的重力加速度大約為地面重力加速的88%,也就是大概8.67m/s²。當然,重力加速度還和地球自轉有關,上面計算不算很精確。

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如果忽略加速度變化,也忽略大氣摩擦力等的影響,加速度都按10m/s²算。由公式H=V0*t+0.5gt²,可以計算這個鎢棒從400公里軌道掉落到地面所用的時間:t=√(2H/g)=√[800000/10]=√80000≈283秒。那麼這根鎢棒末端觸碰地球時的速度V=V0+gt=10×283=2830m/s,普通手槍子彈的速度約為300~500m/s,與電影中說速度相當於8倍子彈的速度大概吻合。看來這個電影計算鎢棒下降速度,也是啥都不考慮啊,即使鎢棒做成針形,也會受到空氣阻力的。就算這樣吧,我們認了,這個速度撞擊地球產生的能量有多少呢?

由動能計算公式E=0.5*m*v²,可以得到E=0.5×760×2830²=3043382000J≈3×10^9J。如果這個能量摺合為TNT爆炸當量,又會等於多少噸TNT呢?

太空上丟下一根鎢棒,威力比百萬當量戰略核武器還大,是真的嗎?

經過查詢資料,可以知道1gTNT炸藥爆炸釋放的能量約為4184J,也就是1kgTNT炸藥釋放的當量為4.184×10^6J,1噸TNT釋放的能量就是4.184×10^9J。這個數值已經大於400公里上扔下一根鎢棒產生能量的數值,也就是說,從400公里軌道上扔一根760KG的鎢棒,在一切理想狀況下,還不如1噸TNT產生的炸藥當量大!

即使把這根鎢棒質量增大十倍、幾十倍,軌道增加到1000公里,再加一個初始速度,不考慮一切影響因素下,也不過相當於幾千噸TNT炸藥的當量,離百萬噸TNT當量起步的戰略核武器還差得遠。考慮各種因素影響下,這根鎢棒即使真的能落到地面,產生的動能可能也不到理想狀態的三分一。因此,電影不過是為了效果,其很多推算過程很不嚴肅,甚至是故意誇大的。

太空上丟下一根鎢棒,威力比百萬當量戰略核武器還大,是真的嗎?

當然,也並不是說這種天基武器一無是處,它還是具有地面武器所不具有的特點,比如說打擊範圍廣,覆蓋全球;打擊速度極快、時間短,幾乎可以穿透地球上任何現有的防禦系統;生存能力強,除激光武器理論上可以打擊外,沒有武器可以攻擊到;最重要的是,相對於核武器的汙染,它可以說是一款“環保炸彈”。這種天基武器可以用於對重要目標和地下目標的精確打擊,因此,世界上還是有一些大國在暗地研究。


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