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文科僧都能看懂 步槍能在太空里面打衛星么
文科僧都能看懂 步槍能在太空里面打衛星么
鐵血軍事 sarsmmx     阅读简体中文版

前言
鐵血軍事
“步槍彈在太空里能擊發嗎?如果能,子彈能打多遠?彈道軌跡如何?如果對附近的他國衛星來一槍,是否可以成為廉價的反衛星武器?”
4個問題,下面將給你一一解答。
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1
步槍彈在太空里能擊發嗎?


步槍彈發射原理是擊針撞擊彈殼底火,引爆彈殼內裝藥,裝藥自帶氧化劑(也就是說不需要大氣中的氧氣也可以爆炸,水下手槍能擊發也是同樣道理),裝藥的化學能瞬間轉化為高壓火藥燃氣中儲存的勢能(機械能中的一種),推動槍彈彈頭順著槍膛前行,越來越快,最后出膛,成為一個自由飛行個體。這個過程幾乎與在地球上射擊步槍完全類似!呃……為神馬要說“幾乎”一詞呢?其實這兩個過程有一點點不一樣的。地球上裝藥燃氣在推動槍彈彈頭順著槍膛前行時還有一個討厭的同伴,就是槍膛內的空氣,盡管質量同子彈彈頭的質量比微乎其微,但也還是消耗了一點點燃氣的勢能,在太空中就不存在類似的問題了,槍膛擊發前是真空的,這些附帶的勢能消耗就不存在了,所以在太空擊發同樣的步槍彈,會快那么一點點,到底是快多少呢?打個比方吧,地球上AK47(價格便宜量又足,我們一直喜歡它)的出膛速度是710米/秒,到了太空里,這個速度會是710+1米/秒……咳咳,我瞎掰的。這里有很復雜的計算,涉及到氣流阻力、槍管口擴散等等,我也不會算,但可以保證的是真的只有一點點。
所以,步槍在太空擊發,可以說一點問題也沒有,前提是這把槍的狀態時良好的,里邊也裝著子彈。
2
如果能,子彈能打多遠?
上邊說能打出去,那么就存在能打多遠的問題。告訴你,這個子彈大部分狀態下,可以一直不停的飛,射程無限遠,因為在太空中沒有空氣,也就沒有阻力,會在另外一個軌道上繞地飛行。這種狀態下有種搞笑的情節,公元××××年,一個人在太空中為了試驗步槍彈能否擊發而射擊了一發子彈,由于彈道選擇失誤,致使彈丸進入近地橢圓軌道,成為一個地球的衛星(垃圾),100年后,他的玄孫從月球基地蜜月旅行回來,乘坐的飛船被該彈丸擊穿外殼,艙內瞬間失壓致死,也就是曾祖射殺玄孫。另外一種狀態是進入入地軌道,由于極高的宇宙速度,該子彈成為一顆流星,一閃而滅,這時討論射程就沒啥意義了,但在成為流星燒掉前,還是飛行了幾百公里,比地球上的同行飛的遠多了。
步槍一般是瞄準射擊,目標衛星要看得見,這個距離就不會遠,因此這個射程是綽綽有余的。
3
彈道軌跡如何?
彈頭是沒有生命的東西,成分是金屬,要討論它的運行軌跡(俗稱彈道),首先要確定它的上家(步槍以及射擊者)的狀態,也是參數,即專業者口中的“射擊諸元”。
說復雜也不復雜,一般就是指射擊者的運行速度、彈丸質量、出膛速度、射擊點和彈道中的重力加速度、槍管與射擊者運行方向的夾角等等,計算越精細,參數就多多益善、不過在太空中有個好處,空氣阻力可以不考慮了。
這里我取最簡單的兩個狀態:
(1)、射擊者以及步槍(AK47)在近地圓形軌道飛行。
(2)、射擊者向運行方向的正前和正后各發射一顆子彈。
近地圓形軌道一般是指離地200到2000公里,繞地心作圓形飛行軌道,上邊飛行物體的飛行速度上限是第一宇宙速度,大概7900米/秒,繞地球飛行一周大約90分鐘,參考楊利偉同志的事跡,他一天能看見十幾次日出日落就是這個道理。假設射擊者是一個人,連步槍總重是80公斤,彈頭重量7.91克,合0.00791公斤。
首先計算朝正前方向發射子彈。這時根據動量守恒定律,MV=mv,(M指人和搶總質量,取值80千克;V指人和槍收到步槍反作用力的退行速度;m指彈頭重量,取值0.00791千克;v指彈頭出膛速度,取值711米/秒),計算得出,人和槍收到步槍反作用力的退行速度為0.07米/秒。由于這時處在軌道上,有個速度基數7900米/秒,速度有加減。結果是射擊后,彈頭速度為8611米/秒,人和槍的飛行速度為7899.93米/秒。這時,角動量也是守恒的,彈頭獲得了711米/秒的額外速度,會進入以出膛點為近地點的橢圓軌道,運動周期也會變長;而人槍合體由于稍微減速,影響不大,仍舊是在圓軌道上,但是一個彈夾打完,累積的變量就大了,這時人槍合體會進入一個以射擊點為遠地點的橢圓軌道。要是運氣不好,初始圓形軌道較低,在進入橢圓軌道時遇到大氣層會成為火流星,隔熱層又恰好有點破損,那就悲劇了,可以參考哥倫比亞號航天飛機最后一次回家的方式。
再來計算朝正后方向發射子彈。這時的動量守恒還是一樣的,只不過速度疊加正好相反,爽完后的彈頭速度為7189米/秒,人和槍的飛行速度為7900.07米/秒。這時,根據角動量守恒,彈頭進入以出膛點為遠地點的橢圓軌道,運動周期也會變短,而且這個速度下很可能會墜入大氣層燒掉;而人槍合體由于稍微加,影響不大,仍舊是在圓軌道上。
如前所述,這個只考慮了最簡單狀態,要是射擊者的射向是不定的,射擊者所在軌道也不確定,那么,射出的子彈彈道是多種多樣的,只要沒有遇到其他物體或大氣層,那么就會永遠繞行下去。
4
是否可以反衛星
這一點,若是他國衛星在視距內,且相對速度比較小,軌道的重合度高的情況下,可以考慮試試,畢竟打完一發看看,不準的話可以多試幾槍。但問題是這種反衛星方式絕不廉價。首先你的槍是人工控制還是機器控制(殺手衛星)?若人工的話,那一套生命支持系統有多貴,再發射上去要多少費用,這個不用細說吧。若機械操作的話,空地聯絡和控制系統貌似也不便宜,要知道己方衛星的速度也不低,跟蹤敵方衛星也不輕松。要是兩顆衛星不在同一軌道,還要大費能量做變軌,而最復雜的非共面變軌所消耗的能量能讓你心疼好久。
但一切準備好,好不容易追上后如何掌握射擊參數?如何精確控制射擊時間點?射出后有沒有打中?打中之后有沒有報廢?總得評估下吧。所以這套反衛星方法理論可以,但實用性太差。

所以,各國在這用物體打擊反衛星技術上,基本都是如下套路,地面遙測敵國某衛星(老子忍你很久了)獲得衛星軌道信息,在設定的某個時間點為攻擊時間,反推自己地面導彈(也有空射導彈型)飛行軌跡,發射,追上敵國衛星后爆炸,射出N多鋼珠,各個方向都有,希望有幾顆碰上目標,這種密度下目標衛星一般基本報廢,畢竟敵國衛星的飛天之路也很貴,在確保任務完成之余重量要輕之又輕,所以沒有哪顆衛星是帶裝甲的。其實在那個飛行速度以及打擊速度下,神馬裝甲都是個P。

但是這個老套路也很貴,想想只要破壞衛星工作流程中隨便哪個環節都能使其失去作用,后來就想到了很多替代方案,有得專門打擊衛星的電路,如用上大氣層空間爆炸原子彈,有的專門破壞星地通訊,這招也很有前途,其中我個人最看好定向能反衛星技術,這玩意只要不是刮風下雨沙暴霧霾情況下,都能使衛星報廢,而且看到哪打到哪,完全不用考慮萬有引力,激光或粒子束(粒子束武器還要考慮地球磁層的些微影響)以光速運行,所見即所得,不用計算提前量,真所謂好用又結實。



2015-08-23 08:54

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