Re: [新聞] 所以什麼是太空武器

[TWN48 (台灣48)]

: 推 newgunden: 第五類很簡單 就是把電線杆拿到太空往下砸就是了        05/28 16:53
: → newgunden: 動能當量不輸氫彈 但是又不算核武 就算被抓也可以說     05/28 16:55

很多人對於這類質量武器的想像很......有趣。

一般是這樣描述的：
  一個在穩定軌道上環繞的「衛星」，帶著一根「棒子」，
  要使用時，把棒子放開，它就會自然砸在敵人頭上，
  當量比核彈還大。


呃真的是這樣嗎？


首先是威力，


（更新：此段引用公式有誤，請見下面 snalvc 板友推文）
（不過結論還是一樣：很小 XD）

https://www.calculatorsoup.com/calculators/physics/gravitational-potential.php
這是重力位能計算機

一公噸的物質在地球靜止軌道上環繞，所帶有的重力位能大約 0.35 * 10^12，
換算成爆炸當量大約是 840 噸。

拿現在最經濟(?)的 Falcon 9 為例，上 GTO 的酬載是 8.3 公噸（不回收第一級）／
5.5 公噸（回收第一級），這還只是上 GTO，要到 GEO 的酬載應該不到一半吧。

就算這樣的質量武器可以分多次射上去組合起來用，要射多少次才能有一顆戰術核彈的
爆炸當量？



再來是怎麼「發射」。

最常見的想像就是，放開它，就會掉下來了。

呃......
你的「棒子」跟「衛星」原本都以第一宇宙速度在穩定的軌道上環繞，這時把棒子放開，

當然......

什麼事都不會發生啊 XD


想一想，在軌道上的飛行器，例如太空梭或太空站上的太空人，進行艙外活動時，也沒
有一離開艙門就直直掉回地球啊 XD

事實上，你的質量武器、或進行艙外活動的太空人確實是自由落體，只是他們的速度夠
快，快到剛好讓它維持在穩定的軌道上。想讓它掉回來，你得給它 deorbit burn 才行。

但這些 deorbit burn 所需的燃料你也得一起送上軌道，所以通常沒辦法太用力地
deorbit，要靠空氣阻力幫忙才行。


那就有熱的問題了。

上帝之杖信者會說，嘿，我們用的是耐高溫的鎢做的棒子，空氣阻力小、也不容易被燒
掉。

好的，空氣阻力小，代表你的軌道衰減得慢，得等 很 久 才會等它掉到目標頭上，
而且這時肯定不是掉到原本環繞的投影點。

而且發熱最大的問題是，這些熱就是消耗你最終的動能來的啊。


花了一堆力氣把一堆質量射上軌道，然後還得準備燃料讓它離開軌道掉下來、再被空氣
阻力消耗掉一堆能量，掉的過程又漫長、給敵人預警的時間，最後換來的等效爆炸當量
低得可憐......

這麼不划算的買賣......我還真希望我的敵人盡量地發展啊  XD

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 140.112.30.32 (臺灣)
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推 imruck: 果然黎明之槌才是正途 我們現在只差伊姆能源了XDDD
推 m1234: 如果是在月球設立"棒子"工廠，再把"棒子"射到地球上的軌道
→ m1234: 攻擊基地，這樣是不是比較容易，畢竟月球重力少。
→ imruck: 或者是光環的軌道防禦平台 我們還差4%光速的3000噸彈丸
推 mmmimi11tw: 從月球出發回地球並不會比較好
→ mmmimi11tw: 因為你終究還是得從地球出發到月球阿
→ mmmimi11tw: 那為什麼不一開始就直接弄到地球軌道就好了，地球跟月
→ mmmimi11tw: 球有37萬公里差距阿XD
→ mmmimi11tw: 37~38萬左右啦，相當於9個地球直徑
→ mmmimi11tw: 不過如果給物體一個足夠的定向力的話，衰減速度就會非
→ mmmimi11tw: 常快，就相當於出力向下投擲物體這樣
推 Komiko: 不行，我期待的是看到太空主力艦用主砲決戰！
→ moeliliacg: 我質量武器都不只靠動能 改用核彈頭來提升威力
→ moeliliacg: 又威又猛 但就略貴 動力改成固體推進劑火箭發動機
→ moeliliacg: 這兩個配起來非常棒 前端在加點隔熱罩
推 emptie: 看起來跟ICBM有90%像
→ moeliliacg: 不是ICBM 這質量武器 用起來跟天基核彈90%像
推 oryzae: 這種武器要先有軌道電梯才比較划算
推 jimmy8019: 有軌道電梯不是要發展太陽爐嗎（笑）
推 sheng76314: 其實大多看到的都是衛星光炮 電線杆作品很少
推 wistful96: 太空船從月球回地球降落點都有誤差了,這種當武器很難
→ snalvc: 在軌道上的重力位能不是用mgh算啦，那是假設變化h的範圍內
感謝指教 m(_ _)m

→ snalvc: g都不變的時候才有。距離一長要回到重力的路徑積分，又重
→ snalvc: 力是保守場，W=-GMm/r，所以距離地表高度h的物體相對地表
→ snalvc: 的重力位能差是GMm(1/R-1/h)，G重力常數，M地球質量，m物
→ snalvc: 體質量，R地球半徑（其實應該用地表相對地球質心距離）。
→ snalvc: 不過算出來還是很小就是了，遠不及上帝之杖幻想者的想像。
→ snalvc: 而且你少算了動能，不過一樣加上去還是很小就是了。昨天某
→ snalvc: 篇文章推文有個100kg軌道高度忘記多少的想定，算出來總力
→ snalvc: 學能才10^11焦耳左右。動能和位能都和質量一次方成正比，
→ snalvc: 可以想想不滿意威力的話要把質量加多少上去才夠。
→ snalvc: 式子裡h應該改成(R+h)
是的，其實我昨天寫到一半想到漏了動能，但兩（三）個原因就沒回去補：
1. 動能的部分更少，比位能的（誤用的）mgh 小了一個數量級。
2. 如我文章後半所說，這些動能有一部分是要先人工或靠空氣阻力消耗以讓棒子掉回
   地表的，也就是無法轉換為最終武器的力學能。
3. 我懶 XD

推 henryyeh5566: 看起來還是先做殖民地，再把他掉下來比較可行
→ PsycoZero: 吵死了丟個阿克西斯下去
推 asole: 所以外星人攻打地球 都有飛進大氣層啊 哈哈
推 c222ssss: 電線桿? 破滅魔劍?
※ 編輯: TWN48 (140.112.30.32 臺灣), 05/29/2020 16:11:45
推 Jameshunter: 上帝之鞭不是本意是想搞能快速反應且對周邊傷害小的
推 m1234: 月球上的"棒子"工廠，原料是從月球上提煉出來，所以不需要
→ m1234: 從地球送原料過來。
→ MOONRAKER: BEYOND THE TIME.
推 mmmimi11tw: 阿製造設備不用送去月球哦？ 而且美蘇以前的月球探勘
→ mmmimi11tw: 表示月球沒有鎢之類的重元素
→ mmmimi11tw: 因為月球平均密度是每立方公分只有3.34公克，所以表明
→ mmmimi11tw: 不會有重的元素存在，就算真的有也不足以拿來當做武器
→ mmmimi11tw: 原料
→ mmmimi11tw: 氧 矽 鐵 這三種元素就佔了大約70%以上
→ WGTH: 在月球蓋工廠得先解決月塵的問題
→ mmmimi11tw: 哦對 那個也是個問題，月塵是由矽酸鹽組成的，在地球
→ mmmimi11tw: 上會因為風化或水洗之類的過程而把矽酸鹽顆粒磨平，但
→ mmmimi11tw: 月球上不會所以月球上的月塵就相當於刀鋒一樣，光是太
→ mmmimi11tw: 空人走在上面，那月塵就會刮傷鞋子
→ WGTH: 天基動能武器的「發射」再怎樣都不可能鬆開固定就結束了
→ WGTH: 有慣性在，要脫離軌道就要施加力量，用火箭還是用炸藥助推
→ WGTH: 不偏離軌道等重力拉要等東西在上面繞圈圈繞道變成宇宙垃圾
→ mmmimi11tw: 要給他施加個定向力才有可能脫離軌道，就如同太空梭那
→ mmmimi11tw: 樣的姿態控制引擎
→ WGTH: 衛星在軌道上繞的時候，離心力已經抵銷了重力，這個助推其實
→ WGTH: 是把目標物的速度降低，打破平衡，重力才會把東西往下拉。
→ WGTH: 紅牛有人送到地表高度39公里的地方跳下來，沒有離心力的作用
→ WGTH: 就是很簡單的自由落體
→ WGTH: https://reurl.cc/1xMOOV
→ mmmimi11tw: yeap∠( °ω°)／
推 isaac42: 如果月球有主權國家就有用辣（？
→ mmmimi11tw: 外太空條約：Am I a joke to you?
→ PsycoZero: 是個joke，因為他沒定義什麼是武器
→ mmmimi11tw: 不是武器的關係XD 外太空條約規定各條約國不得通過提
→ mmmimi11tw: 出主權要求，使用 占領或以其他任何方式把外太空跟月
→ mmmimi11tw: 球據為己有
→ PsycoZero: 可是他沒有規定月球不能成為獨立國
→ mmmimi11tw: 但外星人現在在51區∠( °ω°)／
推 linbasohigh: 啊就，把其他人的衛星打下來，讓它自己掉落阿，卑鄙
→ linbasohigh: ～～
→ PsycoZero: 衛星掉下去就燒掉了，不如說衛星被破壞的損害比較大
推 tonyatta: 說月球丟的是不是看了 怒月...
→ allenxxx: 太空武器:現在講太多,都是空話的武器
→ mmmimi11tw: 還是有啦，地球對太空動能/非動能武器也算在內
推 micotosai: 電梯要先確保導體不會趨減的問題。目前還做不到就沒有
→ micotosai: 什麼效益