初中物理戳穿“上帝之杖”:真实威力和铁炸弹差不多

2017-07-26 10:22:09   

“上帝之杖”是传说中很神秘的武器,他被大家所知源于电影《特种部队2》,而被媒体多方演绎。据称,“上帝之杖”由两颗卫星组成,一颗装备探测、控制系统,一颗装载多枚钨合金棒;当接受到地面命令时,钨合金棒被释放,在地球引力的情况下以1万公里/小时以上的速度冲向地面目标;只需10分钟左右的时间可以打击地球上任意的目标,威力堪比核弹,而且干净无污染。


有的说,美国从80年代开始就在研发这种武器,计划在2025年前部署;更有的说,中国也在研发这种武器,并且如何如何……然而在实际上,这种武器目前还只能存在于电影中,因为它并不符合实际。
这个问题并不难,有一个基本的物理常识叫做“能量守恒”:这些钨合金棒由火箭发生上去,火箭燃料的化学能转化为钨合金棒的动能和势能,当这些钨合金棒投放时,势能又继续转化为动能;由于燃料化学能转化为动能和势能的过程中,能量利用率比较低,所以总能量是大大小于总化学能的,也就是说,钨合金棒达到地面时的总能量是大大小于火箭燃料的化学能的(这还是在没考虑空气摩擦阻力的情况下)。这就意味着,钨合金棒的实际威力还不如火箭爆炸。


多国卫星发射都发生过地面爆炸事故,图为印度火箭发射后在空中爆炸
我们还可以参考另一款武器,那就是洲际弹道导弹。洲际弹道导弹再入大气层时的最大速度可以达到24马赫左右,也就是约7公里/秒、2.5万公里/小时,然而洲际导弹的威力靠的是核爆炸,而不是速度。一根同样重量的钨合金棒,其威力不要说跟核弹头比,就是跟常规弹头比,恐怕也不如,毕竟常规弹头除了同样大的速度,还有高爆炸药的爆炸威力。
还有的人设想,是不是在钨合金棒上加上个火箭发动机,以使它的速度增大到4万公里/小时。先不说速度增加一倍,威力也就增加四倍,还是那个“能力守恒定律”,与其让燃料去增加速度,还没有将燃料直接丢地面爆炸来的效率高。另外,想在第一宇宙速度的基础上,在有大气摩擦的情况下,短时间内再提高一倍的速度,那可不是容易的事,其燃料重量怕是要比钨合金棒增加一个数量级了。


也许有人想,如果一根简单的钨合金棒就能接近常规弹道导弹的弹头的威力,那也挺不错——这就想错了,按“畅想”中所描述的,钨合金棒直径0.3米,长6.1米,其重量可是高达8吨多的,已经接近了目前印度火箭的最大发射能力,其发射成本更是高达8000万美元——比配置核弹头的洲际导弹还要贵!而这样一根钨合金棒,其实际威力只有不到30吨TNT当量(2.5万公里/小时),至于4万/公里小时的,先准备8亿美元吧。
“上帝之杖”这个概念,不仅在于其性价比极低,而且也无法实现接到命令就能在10分钟左右击中目标的“快速打击理念”,这是因为其载体“近地卫星”有自己相对固定的围绕地球旋转的轨道,想要到目标地点上方投掷钨合金棒,先变轨吧,而这个时间需要几天……当然,有足够的燃料(比如80吨)可以直接飞过去,不过用一颗登月的“土星5”火箭或者我国2030年研制出的最大起飞重量3500吨的长征9号卫星(只有他们才有这么大的运载能力),去发射这样一个爆炸威力跟常规弹道导弹弹头威力差不多的家伙,实在是无聊之极啊。


长征9号是个比长征5号大很多的巨无霸
“上帝之杖”恐怕将永远存在于概念之中,存在于那部电影之中,时常被人们所提起,但却不会出现在现实里。(利刃/晨曦)