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核动力井盖,最靠谱的反外星文明武器?

已有 1505 次阅读 2019-2-20 21:10 |系统分类:科普集锦

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对付外星人的武器应该长什么样?很多人对此都没有什么概念。


在科学的合理幻想下,一场外星人入侵地球的太空大战可能随时爆发。

而科技水平差异过大,被攻打的地球人很可能像蝼蚁一般,溃不成军。


但弱不是坐以待毙的理由。

事实上,近百年来也诞生过不少抗击外星人的幻想,即便一些武器是如此“脑洞大开”。

 

游戏中的太空大战场景游戏中的太空大战场景


有科学家就设想出了一件号称最靠谱的太空武器。

而其原型,竟是一快速度快到突破天际的“核动力井盖”。


事情起因,源于美国核试验中的一次行动。

Plumbbob行动为期4个多月,演习引爆了29次核弹。

 


如此密集的试验既是为了加快人类太空备战进程,也是与苏联争夺军事霸主的地位。


而具体落实的核爆试验也给后来的发展提供了可行性分析和改进方案。

其中,提出核动力井盖的雷井计划就是这次行动孕育的“产物”之一。



氢弹是目前杀伤力最强劲的武器。

只需要一瞬间就可以把纽约大都会区夷为平地。


从上世纪50年代开始,美国、苏联带头开展一系列的核试验,研制出氢弹。

照科幻爱好者看来,这是应对“星球入侵”最有效的太空武器了。

 

氢弹爆炸场景氢弹爆炸场景


然而氢弹虽然在地面上威力巨大,在太空中的发挥却十分逊色。

它依靠引爆时对地面的撞击,从而产生强烈震波。

震波以比声音更快的速度迅速扩散开,因此造成大面积的摧毁效果。


但这都依托大气层的媒介发挥作用。

而如果没有了大气层,也就无法提供散布震波和热波的媒介。

不幸的是,太空恰好符合这种没有大气层的假设。

 


1951年,爱德华·泰勒最早开发了第一个可行的百万吨级氢弹设计。

他因此被誉为美国氢弹之父。


但苏联也不甘落后,没多久他们就抢先试验氢弹成功,成为第一个把氢弹实用化的国家。

于是到50年代中后期,美国开展了一系列名为Plumbbob行动的核试验,企图在技术上赶超苏联。

 

苏联第一颗氢弹苏联第一颗氢弹


这次核试验行动给美国后来的核研究带来许多启发与实践经验。

一门心思扑在氢弹上的泰勒也深受其益。


泰勒虽然研发能力强,与同事关系却不太好。

他常常职责同事缺乏想象力,导致研发进度过慢,而理论分析也不够。

因此他和研究员关系一度变得很糟。

 

爱德华·泰勒爱德华·泰勒


但泰勒的自傲并不是没有道理。

如果他没有迫切要求提前测试,很可能就被苏联人的研发进程超越。


而富有想象力的他还从核试验中产生了一个人类在太空战争中取胜的策略。

氢弹虽然不能轰入太空,但它可以借能量于其他载体,猛烈喷射发动太空攻击。


他把这个构想命名为“雷井”计划。

 


雷井装置非常简单。


首先挖掘一口往地下延伸几百米的深井。

井底放置一颗氢弹,再注入数万升的水,留存一定体积的空气。

最后在井口盖上一个几百吨重的金属“井盖”。

 

雷井装置示意图雷井装置示意图


位于井底的氢弹爆炸产生的能量相当于引爆几百吨的炸药。


液体水吸收爆炸产生的伽马射线,同时巨大热量会瞬间汽化井里的水。

水立即变成水蒸气后,体积显著膨胀,再经过狭长的管道不断累积动能。


大量的水蒸气最终抵达井口,推动金属盖并转移动能。

这时金属盖理论上可以获得地球逃逸速度*6倍的速率,逃出地球,进入太空。

 

*注:即物体摆脱地球引力束缚,飞离地球所需要的最小速率,数值上为11.2千米/秒。

 


在Plumbbob行动中,罗伯特·布朗利博士执行了那次启发雷井灵感的任务。


他分别开展了两次代号为帕斯卡尔A和帕斯卡尔B的地下核爆试验。

试验的目的只是纯粹想检验氢弹在地下引爆的威力,测量得到相关数据。


但这两次实验都没有达到预期效果,却意外地成为泰勒所设想雷井武器的灵感来源。

 

罗伯特·布朗利(中)罗伯特·布朗利(中)


1957年7月,布朗利首次开展帕斯卡尔A试验。

他带领团队挖了一个约150米深、直径4米的钻井,作为核爆场所。


一个大概1.5米厚,由混凝土覆盖的金属探测器被放在氢弹上端,用来测量反应数值。


氢弹被引爆后,暴露在地面周围的辐射确实减少到原来的十分之一。

但更多的试验数据却显示,结果并不乐观。

 


原本预计的核爆产量只有1~2磅。

但事实上,即使深埋地下也产生了相当强劲的爆炸,实际产量大约是预期的5万倍。


爆炸产生的蓝色火焰向空中喷射了几百米的高度,而金属探测器也早已不知所踪。

这是世界上第一个地下核试验,也因为经验匮乏而以不太理想告终。

 


但有了第一次的借鉴经验,第二次的升级版试验也很快开展了。

一个月后,布朗利改良了装置,继续进行帕斯卡尔B测试。


这次他们尝试降低爆炸室的气压,观测对爆炸和辐射传播有何影响。

所以他们用一块约10厘米厚、半吨重的钢板来密封开口。

同时他们安置了一台高速摄像机,捕捉钢板被冲击后跃升的速度。

 


这样一来,地下的氢弹爆炸经过狭窄的井道传递,巨大的推力将使钢板获得速度。

实验前经过计算,钢板理论上可以加速至地球逃逸速度的6倍。


这意味着当地下的氢弹引爆时,钢板会被直接驱动至极速飞出。

果然,爆炸产生的震动在31毫秒后就到达了管道的顶部。


钢板只出现在这台每毫秒记录一帧的摄像机的第一帧里,随后就在画面中消失了。

 


过年期间经常有小孩往井盖里塞鞭炮被炸伤的新闻。

由此联想威力巨大的雷井,大概也会心生恐惧。


根据现场的实际数据,布朗利计算出钢板飞出的速度为56千米/秒。

这个数值大约是逃逸速度的5倍,非常接近理论数值。


但是这次试验的最初目的是测试地下核爆的能量与辐射控制,这个目的显然没有顺利达成。

 


然而,一次不太成功的试验也导致了有人欢喜有人忧的两种极端局面。

欢喜的不仅是竞争对手苏联,还有氢弹之父泰勒。


他并不是幸灾乐祸,相反,他从中看到了核动力太空发射的潜力。


氢弹地下爆炸产生的威力还是难以控制,但也给井口金属盖带来了惊人的速度。

 


如果金属盖能达到逃逸速度的6倍,那它完全可以喷射进入太空。

而作为太空武器,从地面发射进太空发动攻击的联想也由此而来。


厚重的金属盖击中敌方停留在太空中的飞船,穿孔的飞船迅速泄气。

机舱内的生命暴露在真空环境中,也将受到死亡的威胁。

 


当时人类还没有把人造物发射进入太空。

如果美国抢先一步,即使是平凡的金属井盖,也将成为人类的一大壮举。


但是在核试验中,并没有证据证明那块接受氢弹轰炸的钢板是否进入了太空。


当年10月份,也就是帕斯卡尔B试验的三个月后,苏联率先发射了一颗人造卫星。

这颗“斯普特尼克1号”成为世界上第一颗人造卫星,也让美国痛心错失了机遇。

 

斯普特尼克1号人造卫星斯普特尼克1号人造卫星


但即便错过了抢占第一颗人造卫星,太空武器技术的争夺还是有意义的。

于是泰勒充满希冀地设想出“雷井”这一装置。


具有最强威力的氢弹与高速的金属板巧妙结合,也许会产生振奋人心的效果。


效果类似喷涌的可乐把没扭紧瓶盖撞击而出。

只是这时的金属盖任务艰巨得多,它是被赌上了人类生存的希望。

 


但是对于雷井装置的质疑也依稀存在。

当初布朗利的核试验发射的那枚钢板成为引发争议的关键。


试验中没能成功追踪钢板,有人认为它从未如预期般进入太空。

所以雷井的构想提出后,从来没有投入正式的试验。

 


人类探索太空的道路还很漫长,未知的恐惧推动着科技的进步。

但同时,人类对于太空也充满了幻想与好奇。


由此诞生了许多大开脑洞的科幻作品。

谁能料到,天马行空的想法也许终有一天碰巧就能实现呢?

 

*参考资料

Curiosity. Alien Invasion: Are We Ready?Discovery, 2011.08.11.

Operation Plumbbob. Wikipedia.

雷井. 台湾word.

Robert R. Brownlee. Learning to ContainUnderground Nuclear Explosions[J]. NW Archive, 2002.06.

Iain Thomson. Did speeding American manholecover beat Sputnik into space? Top boffin speaks to EI Reg[J]. 2015.07.16.

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1 张家峰

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