從天上丟顆石頭，能有多大破壞力？
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文丨S·Mars
在《使命召喚：幽靈》的開場，你在一個衛星站上，試圖去阻止一幫恐怖分子劫持美國的天基武器——Odin, Thor 和 Loki 衛星。最終，這些恐怖分子還是用空間站搭載的天基武器彈頭——一根數噸重的鎢管——丟向了美國大陸，完全摧毀了一個城市。
《使命召喚：幽靈》里的天基武器Odin。圖片來源：《使命召喚：幽靈》
玩遊戲的時候，你可能以為這是遊戲里的異想天開，不過「天基武器」這個點子真的是真實的。它已經提出了有一段時間了——2012年，美國就提出了建設「上帝之杖」天基武器系統。
「上帝之杖」這個想法的模型是這樣的：
啊不不不，是這樣的：
把一堆石頭送上天，然後朝目標臉上丟下去。
別笑，還真是這樣的。這個計劃會部署兩顆低軌道衛星游曳在地球的近地軌道上，一個負責處理信息並發布命令，另一個負責搭載動能彈頭——彈頭是長長細細的鎢管。收到信息後，衛星負責把彈頭往目標上丟下去。
《使命召喚：幽靈》里的天基武器攻擊圖
哇哦，聽起來好厲害哦，我好怕哦！
但這個計劃仍然需要解決兩個問題：
1、怎麼廉價地把很重的彈藥運到太空去？
2、這些彈藥到底能造成多大的傷害？
廉價的運輸：獵鷹九號的成功
第一個問題在於，用一次性火箭來運送這種彈頭太浪費了，一次發射就需要數千萬美元的投資，怎麼想也划不來啊。不過，這個問題最近也許有機會被解決。
最近航天界發生了一件大事：4月9日，獵鷹九號FT火箭搭載龍式飛船發射升空，8分半鐘後獵鷹九號第一級飛近遙控著陸靶船，成功實現了首次海上降落。人類可以重複使用火箭進行發射了。
獵鷹九號火箭海上回收成功
SpaceX的老闆，「鋼鐵俠」埃隆·馬克思表示，重複使用的火箭能極大地減少航天運載的費用支出：一次性的火箭發射，SpaceX的價格是6120萬美元，但火箭推進劑的成本僅有約100萬美元。如果一枚火箭能重複使用多次，這就能節約很大的一筆資金。
那麼獵鷹九號能不能把彈頭送上天呢？要知道鎢是一種非常重的材料，密度達到了19.3克每立方厘米。高密度的材料是必需的，這樣才能最大限度地提高彈頭的質量，從而增加擊中目標時的動能——想想一塊相當重的大石頭從天而降的場景……
獵鷹九號也許有能力將彈頭送上天。圖片來源：《使命召喚：幽靈》
讓我們先來計算一下彈頭重量。雖然鎢制金屬棒「彈藥」的大小可能不盡相同，但如果我們用一個很多版本都提到的尺寸：「6米長，30厘米寬」來計算的話，得到一枚「彈藥」的質量大約為8噸。
SpaceX的獵鷹九號將貨物運載到近地軌道（LEO）的有效載荷大約是13噸，用來運一個彈頭倒是夠。獵鷹九號只需要多次發射，就能把一組彈頭全部運到太空中。
「石頭」的傷害能有多大？
好了，那麼既然我們已經有足夠廉價的方法能夠把這些彈頭送上天了，那麼接下來需要解決的問題是，他們的傷害能有多大？
正在攻擊的天基武器。天空中那一道像隕石般的亮線就是鎢彈頭。圖片來源：《使命召喚：幽靈》
在《使命召喚：幽靈》和《特種部隊2》里，曾經展現過這種武器的威力：與核武器相似，一顆單一的動能彈頭就足以把整個城市從地圖上抹平。那麼它的威力真有核武器那麼大嗎？我們可以來算一下：
一旦彈頭擊中目標，釋放的動能將是其「質量」和「速度」的平方之積的二分之一：
如果我們讓一個8000千克的鎢彈自由落體，並且達到一個小型核彈的能量——15千噸TNT當量，那麼也就是說，最後的動能要達到63*10的12次方焦耳。
如果要達到這個能量，我們需要彈頭落地時的瞬時速度達到：
125km/s……這是什麼概念？人類目前最快的人造物體速度是駛向星辰大海的那顆「新視野號」探測器，它的速度是16.26km/s。雖然「新視野號」的速度很快了，但是離我們的要求125km/s似乎還很遠……這還沒有考慮因為大氣層摩擦損耗掉的能量。
像《特種部隊2》一樣把倫敦移平？天基武器表示這可能做不到……
好吧，那我們現實一點。從近地軌道往地面丟這顆「石頭」，最後的速度能達到多少呢？我們粗略地用這個公式估算一下：
m是「石頭」——鎢彈頭的質量，g是重力加速度，p是石頭通過的介質密度（也就是空氣的平均密度），A是這根石頭的投影面積，Cd則是下落時石頭遇到的阻力係數。這個公式的前提是鎢棒最後在空氣阻力下達到勻速狀態，當然，簡略了很多條件。主要是因為……這樣好算啊！
那麼我們可以算出：
我們得到，正常情況下釋放彈頭，最後彈頭勻速下落時的速度大概是1.9km/s。
彈頭在這個速度能釋放出多大動能呢？
根據第一個公式，彈頭的能量=1.45*10的10次方焦耳，也就是是3.5噸TNT炸藥的威力，大概相當於一次普通閃電釋放的能量（所以遊戲里這個武器要叫雷神Thor嗎）。
這種威力的武器對於常規武器來說不算差……大概一次就能摧毀一個正常小區吧。不過比起核武器來，那還是差遠了，肯定達不到像遊戲里摧毀一座城市的地步。而且我們的這個模型忽略了很多損耗，彈頭可能像子彈穿過玻璃一樣只留下一個洞而打不碎玻璃……彈頭的能量也不會全部釋放出來，所以實際的破壞力會更小。看起來，我們目前還不用擔心這種武器真的部署在腦袋頂上的問題。
遊戲里想像的天基武器襲擊後。不過由計算得知，真實的天基武器應該不會有這麼大破壞力。圖片來源：《使命召喚：幽靈》
不過話說回來，雖然「從天上丟石頭」的威力不如想像中那麼強大，但我們也不能掉以輕心。回收火箭的成功會不斷降低航天活動的成本，加快人類對太空的開發。在我們驚喜於人類在航天領域的各種壯舉時，也得保持警惕，有許多太空武器也越來越有可能從遊戲和電影里走向現實。
PS：石頭你咋不上天呢？石頭：我上天了，一會兒砸下來可別怪我……
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