钨金大棒从天而降,电影里一发摧毁伦敦,中国很实诚的做了实验
电影和游戏里,有一款毁天灭地的太空武器武器,威力经常描绘的如同核武器,甚至一发就能摧毁一个城市,不但威力巨大,还没有核辐射。
按照电影和游戏的说法,国外一般将这种武器,称为“上帝权杖”,系统一般是多颗巨型卫星组成的星座,每颗卫星装备有大质量钨棒。攻击指令下达之后,卫星可以快速调整姿态,在合适角度和轨道上施放钨棒,钨棒在地球重力作用之下加速,仅靠动能打击地面目标,产生巨大的破坏力。
(游戏中描绘的钨棒攻击效果,响应速度快,威力堪比战术核弹)
【资料图】
在好莱坞大片《特种部队:全面反击》中,反派使用天基部署的“宙斯”系统,发射一枚钨棒,直接摧毁了伦敦市区。
那么这种太空装备真的有这么强悍吗?单靠卫星和钨棒的组合就能简单代替核武器?对此,我国专家通过科学严谨的数据模拟和试验给出了答案。
【上帝之杖,比电影早得多】
实际上“上帝权杖”这种武器的确存在,美军将其称之为天基对地动能武器系统(the space to ground kinetic weapon SGKW),这个概念比电影和游戏要早得多。
天基动能武器原理非常简单,就是利用卫星巨大的高度,施放高密度战斗部,实现势能转化,利用武器撞击目标产生的巨大的动能摧毁目标。天基动能武器优点是打击范围范围大,具备全球打击能力,突防能力强,武器从天而降,速度极快,对方难以探测和拦截,反应速度快,武器接到指令之后,机动到相应的位置就可以打击目标
(天基动能武器想象图,主体就是巨大的钨棒)
电影借用了天基动能武器的概念,但是需要说明的是,武器效果被大幅夸大了。从天基动能系统原理我们可以知道,它的能量来源于地球重力加速度,因此系统的威力实际上是可以计算出来的,即便假设钨棒重量为1000公斤,从500公里轨道施放,根据物理公式我们可以知道它产量的能量大约是50亿焦耳,这还不算大气阻力产生的损耗。
这个数字看起来挺吓人,但是这个威力并不大,因为1公斤TNT产生的能量就有420万焦耳,因此这个威力大约相当于1100公斤TNT炸药。这个威力打击一般点状目标应该够了,但是想毁灭伦敦这样的特大城市纯粹就是幻想了。
(1000公斤级炸弹是很平常的航弹,GBU-28这种不算很大的钻地航弹都重达2吨)
【真实的天基动能武器】
我国曾经对天基对地动能武器进行过研究,并且进行过相关的试验。试验之中我们用质量为140公斤的钨棒以4公里/秒(大约相当于12马赫)的速度撞击假想目标地面,这也是武器穿越大气后实际着陆的速度。地面主要由砂石和砾石组成,结果钨棒只在地面留下了一个深约3.0米,直径为4.6米的浅坑,这种打击效果和203毫米重炮轰击的差异并不大。
(国内的钨棒打击戈壁滩实验的成坑结果示意图)
这个试验结果表明,天基对地动能武器可以用来打击一些有防护能力的点状关键目标,例如导弹发射阵地、大型军火库、水坝等固定目标,用来对付城市这样的大面积目标还是需要战略导弹来完成。
(钨棒天基动能武器,威力也仅仅是重磅炸弹水平,还远谈不上代替核武器)
【看上去很美,缺陷其实挺多】
天基武器穿透性强,响应速度快,从天而降的打击也较难拦截,看上去比较理想,但实际却存在许多技术难题需要解决。
首先它的威力来源于武器质量,质量越大,武器威力越大。如果想达到一定的威力,武器质量就需要非常大。这些重力武器都需要火箭这类运载工具送上轨道,再加上轨道机动也需要一定的燃料,搭载武器的卫星或者航天器的质量和体积也会非常大,对于运载火箭要求较高,成本和价格也会非常惊人。
(发射数吨重的弹头上天,仅费用就是天文数字了,这个钱都能买一批隐身战机了)
另外武器攻击精度受到再入点影响较大,一旦目标不在预定轨道攻击范围之内,势必需要进行轨道机动,对于轨道调整精度的要求较高。还有武器在下落过程之中,受到各种因素影响,包括空气阻力、气流等等,如果没有制导系统,自身修正能力有限,精度控制难度非常大。由于重力武器下降速度极快,受到气动加热影响,表面空气会电离化,从而形成黑障,无线电信号难以穿透,因此无法加装末制导系统,进一步提高精度控制难度。
(常规核弹头载入,使用最顶尖技术,误差也经常超过百米)
已经非常成熟的核弹头为了提升再入时的精度不惜成本,但误差也常常达到100米以上,不过以核武器的威力,这点误差不算什么,打击面目标已经足够。不过换成没有装药的钨棒,这么大的误差根本无法打击点目标,更不用说移动目标了。
从这里我们可以看到天基对地动能武器是一种看起来有一定潜力,实现起来很难,打击效果一般的武器。从效费比角度来看,它并不突出,因此天基对地动能武器概念提出来很早,但是迟迟没有得到落实。
(打击点目标需要米级精度,打击移动目标则对制导要求更高)
【未来还是有其价值】
天基对地打击系统确实很有价值,当然打击手段并非用在扔钨棒这种低效的方式上,还会采定向能技术,包括用激光、粒子束、高功能微波、等离子体等作为攻击手段。有人甚至认为未来战争将会从“天袭”开始,从太空突然向地面目标发起攻击,让对方防不胜防。
(国外一直在研究天基武器,从冷战至今都没停过)
不过考虑到人类发展,我们坚决反对太空军事化,我们奉行和平利用太空的原则,强调太空是人类共同的财富,反对太空霸权主义,坚决反对在太空布署军事武器,希望“上帝权杖”这样的武器永远只存在在电影之中。但如果其他国家单方面谋求太空军事化,那我们也不能坐视不管。
(太空军事化的一个前提,就是太空发射成本的大幅降低)