對于“上帝之杖”(從太空以高速砸向地面的鎢棒)的威力,網絡上已經傳聞已久。不少人根據影片以及自己的想象,認為其威力堪比核武器;一枚直徑30厘米,長6米,重幾噸的鎢棒,以幾十倍音速的超高速擊中地面,能夠擊穿幾百米深地下的加固目標,甚至可以毀滅一個城市。這些人據此認為,中美誰先掌握了“上帝之杖”,誰就擁有了一款對對方威懾力巨大的太空大殺器。
也有一些人對此表示質疑,認為,即使根據中學物理知識,也能明白,能量是守恒的。耗費一些燃料把鎢棒送上太空,然后再讓鎢棒落下來,其威力,除去損耗,將顯著小于燃料自身的能量。也就是說,鎢棒的威力,也就相當于這些燃料爆炸的威力。一個明顯的例子就是,洲際導彈的最大速度也能夠達到20多馬赫,但其落地后,殺傷威力是靠的核爆炸;如果只是一塊鐵疙瘩,那么也就砸出一個大坑。
對此問題,雙方爭論不休。那么,“上帝之杖”的真實威力到底如何呢?所謂實踐是檢驗真理的唯一標準,若能實際測試一下,大家也就都明白了。早在2016年,就有港媒稱,中方正在研發“上帝之杖”太空武器——當時也沒幾個人當真。誰知道,這幾日,一篇中方科研機構2017年發表的論文,為大家揭開了真相。
該論文由中國科學院、陸軍工程大學、南京理工大學的人員聯合發表。論文稱,中方已經在西部某戈壁灘進行了“超高速動能彈對地打擊試驗”。該動能彈就是一枚鎢棒,其直徑0.11米,長0.84米,重140千克。
說到這里,有人可能有些疑惑。在有些文章里,對上帝之杖的描述為:直徑30厘米,長6米,重100千克。這么輕的重量,一次可以發射幾十枚,價格低廉,威力巨大。但實際上,這里出現了一個很大的錯誤,那就是,根據密度計算,由于鎢的密度接近水的20倍,直徑30厘米,長6米的鎢棒,其實際重量將高達5-10噸。
從費用上講,目前民用太空發射的費用,大概是1萬美元/公斤。5-10噸的鎢棒,要想發射上去,即使是民用平臺,也要幾千萬到1億美元。這費用,跟洲際導彈也沒多少區別。
所以,中方這里實際測試的,只是體積比較小的,重量只有140千克的小型鎢棒。論文稱,實際打擊結果顯示,該鎢棒以4650米/秒的超高速擊中地面,砸出了一個深3米,直徑9.1米的“大坑”:
這個結果,可謂讓人大為意外了。雖然鎢棒比“據說”中的小一些,但這威力,也太小了吧?這么大一個坑,也就像一顆普通炸彈的威力。
大概就這樣
從速度上看,4650米/秒,基本是13-14馬赫,似乎比傳說中的24-30馬赫要小不少。其實原因也不復雜。我們以洲際導彈為例,雖然其在太空中的最大速度可以達到24馬赫左右,但是,在再入大氣層后,由于空氣阻力的原因,其速度是在不斷降低的;實際落地速度,并沒有24馬赫那么大。
鎢棒的原理也一樣。即使其開始在太空中,因為自由落地或者部分動力,加速到24馬赫,但進入大氣層后,因為阻力原因,速度也會不斷降低;最終落地速度只有13-14馬赫,也算正常。
速度只有13-14馬赫,質量只有100多公斤,想一想也會知道,其威力也就大不了了。
在論文中,還提到了幾個有意思的點。比如,一般炸彈,在1-1.5馬赫之間時,不是說落地速度越大,鉆地深度越大;而是在1.4馬赫后,鉆深反而會明顯降低。
其部分原因在于,在1.5馬赫以下,堅固地面(花崗巖)面對高速彈頭,阻抗性質就是常規的固體;而在1.5-3馬赫區間,堅固地面的阻抗性質,就變成了半流體;而到了3馬赫以上,直接就是流體性質了。這或許能部分解釋,不少鉆地彈落地速度不大,卻鉆深很大的問題了。
當然,在1.5馬赫以上,速度的作用還是比較大的。
不過,另一個問題是,落地速度越大,坑的坡度越小。當速度不大時,坑的形狀就是大家印象里的這樣:
而速度一大,就像一攤泥砸在了地面上,bia,一個斜坑。就像“上帝之杖”那樣:
從論文可知,我們測試的“上帝之杖”,重量只有140千克。那如果是傳說中的那種長度達到6米,重達幾噸的“上帝之杖”,威力又如何呢?這個也不難推測,你就想象一枚洲際導彈的彈頭砸在地面上,沒有爆炸,bia,一個更大一些的坑罷了。
這么昂貴的發射價格,這么小的打擊威力,美方創造的這個“上帝之杖”的神話啊,看來是要徹底破滅了。
作者:晨曦防務
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