文科僧都能看懂 步枪能在太空里面打卫星么

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前言
铁血军事
“步枪弹在太空里能击发吗?如果能,子弹能打多远?弹道轨迹如何?如果对附近的他国卫星来一枪,是否可以成为廉价的反卫星武器?”
4个问题,下面将给你一一解答。
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1
步枪弹在太空里能击发吗?


步枪弹发射原理是击针撞击弹壳底火,引爆弹壳内装药,装药自带氧化剂(也就是说不需要大气中的氧气也可以爆炸,水下手枪能击发也是同样道理),装药的化学能瞬间转化为高压火药燃气中储存的势能(机械能中的一种),推动枪弹弹头顺着枪膛前行,越来越快,最后出膛,成为一个自由飞行个体。这个过程几乎与在地球上射击步枪完全类似!呃……为神马要说“几乎”一词呢?其实这两个过程有一点点不一样的。地球上装药燃气在推动枪弹弹头顺着枪膛前行时还有一个讨厌的同伴,就是枪膛内的空气,尽管质量同子弹弹头的质量比微乎其微,但也还是消耗了一点点燃气的势能,在太空中就不存在类似的问题了,枪膛击发前是真空的,这些附带的势能消耗就不存在了,所以在太空击发同样的步枪弹,会快那么一点点,到底是快多少呢?打个比方吧,地球上AK47(价格便宜量又足,我们一直喜欢它)的出膛速度是710米/秒,到了太空里,这个速度会是710+1米/秒……咳咳,我瞎掰的。这里有很复杂的计算,涉及到气流阻力、枪管口扩散等等,我也不会算,但可以保证的是真的只有一点点。
所以,步枪在太空击发,可以说一点问题也没有,前提是这把枪的状态时良好的,里边也装着子弹。
2
如果能,子弹能打多远?
上边说能打出去,那么就存在能打多远的问题。告诉你,这个子弹大部分状态下,可以一直不停的飞,射程无限远,因为在太空中没有空气,也就没有阻力,会在另外一个轨道上绕地飞行。这种状态下有种搞笑的情节,公元××××年,一个人在太空中为了试验步枪弹能否击发而射击了一发子弹,由于弹道选择失误,致使弹丸进入近地椭圆轨道,成为一个地球的卫星(垃圾),100年后,他的玄孙从月球基地蜜月旅行回来,乘坐的飞船被该弹丸击穿外壳,舱内瞬间失压致死,也就是曾祖射杀玄孙。另外一种状态是进入入地轨道,由于极高的宇宙速度,该子弹成为一颗流星,一闪而灭,这时讨论射程就没啥意义了,但在成为流星烧掉前,还是飞行了几百公里,比地球上的同行飞的远多了。
步枪一般是瞄准射击,目标卫星要看得见,这个距离就不会远,因此这个射程是绰绰有余的。
3
弹道轨迹如何?
弹头是没有生命的东西,成分是金属,要讨论它的运行轨迹(俗称弹道),首先要确定它的上家(步枪以及射击者)的状态,也是参数,即专业者口中的“射击诸元”。
说复杂也不复杂,一般就是指射击者的运行速度、弹丸质量、出膛速度、射击点和弹道中的重力加速度、枪管与射击者运行方向的夹角等等,计算越精细,参数就多多益善、不过在太空中有个好处,空气阻力可以不考虑了。
这里我取最简单的两个状态:
(1)、射击者以及步枪(AK47)在近地圆形轨道飞行。
(2)、射击者向运行方向的正前和正后各发射一颗子弹。
近地圆形轨道一般是指离地200到2000公里,绕地心作圆形飞行轨道,上边飞行物体的飞行速度上限是第一宇宙速度,大概7900米/秒,绕地球飞行一周大约90分钟,参考杨利伟同志的事迹,他一天能看见十几次日出日落就是这个道理。假设射击者是一个人,连步枪总重是80公斤,弹头重量7.91克,合0.00791公斤。
首先计算朝正前方向发射子弹。这时根据动量守恒定律,MV=mv,(M指人和抢总质量,取值80千克;V指人和枪收到步枪反作用力的退行速度;m指弹头重量,取值0.00791千克;v指弹头出膛速度,取值711米/秒),计算得出,人和枪收到步枪反作用力的退行速度为0.07米/秒。由于这时处在轨道上,有个速度基数7900米/秒,速度有加减。结果是射击后,弹头速度为8611米/秒,人和枪的飞行速度为7899.93米/秒。这时,角动量也是守恒的,弹头获得了711米/秒的额外速度,会进入以出膛点为近地点的椭圆轨道,运动周期也会变长;而人枪合体由于稍微减速,影响不大,仍旧是在圆轨道上,但是一个弹夹打完,累积的变量就大了,这时人枪合体会进入一个以射击点为远地点的椭圆轨道。要是运气不好,初始圆形轨道较低,在进入椭圆轨道时遇到大气层会成为火流星,隔热层又恰好有点破损,那就悲剧了,可以参考哥伦比亚号航天飞机最后一次回家的方式。
再来计算朝正后方向发射子弹。这时的动量守恒还是一样的,只不过速度叠加正好相反,爽完后的弹头速度为7189米/秒,人和枪的飞行速度为7900.07米/秒。这时,根据角动量守恒,弹头进入以出膛点为远地点的椭圆轨道,运动周期也会变短,而且这个速度下很可能会坠入大气层烧掉;而人枪合体由于稍微加,影响不大,仍旧是在圆轨道上。
如前所述,这个只考虑了最简单状态,要是射击者的射向是不定的,射击者所在轨道也不确定,那么,射出的子弹弹道是多种多样的,只要没有遇到其他物体或大气层,那么就会永远绕行下去。
4
是否可以反卫星
这一点,若是他国卫星在视距内,且相对速度比较小,轨道的重合度高的情况下,可以考虑试试,毕竟打完一发看看,不准的话可以多试几枪。但问题是这种反卫星方式绝不廉价。首先你的枪是人工控制还是机器控制(杀手卫星)?若人工的话,那一套生命支持系统有多贵,再发射上去要多少费用,这个不用细说吧。若机械操作的话,空地联络和控制系统貌似也不便宜,要知道己方卫星的速度也不低,跟踪敌方卫星也不轻松。要是两颗卫星不在同一轨道,还要大费能量做变轨,而最复杂的非共面变轨所消耗的能量能让你心疼好久。
但一切准备好,好不容易追上后如何掌握射击参数?如何精确控制射击时间点?射出后有没有打中?打中之后有没有报废?总得评估下吧。所以这套反卫星方法理论可以,但实用性太差。

所以,各国在这用物体打击反卫星技术上,基本都是如下套路,地面遥测敌国某卫星(老子忍你很久了)获得卫星轨道信息,在设定的某个时间点为攻击时间,反推自己地面导弹(也有空射导弹型)飞行轨迹,发射,追上敌国卫星后爆炸,射出N多钢珠,各个方向都有,希望有几颗碰上目标,这种密度下目标卫星一般基本报废,毕竟敌国卫星的飞天之路也很贵,在确保任务完成之余重量要轻之又轻,所以没有哪颗卫星是带装甲的。其实在那个飞行速度以及打击速度下,神马装甲都是个P。

但是这个老套路也很贵,想想只要破坏卫星工作流程中随便哪个环节都能使其失去作用,后来就想到了很多替代方案,有得专门打击卫星的电路,如用上大气层空间爆炸原子弹,有的专门破坏星地通讯,这招也很有前途,其中我个人最看好定向能反卫星技术,这玩意只要不是刮风下雨沙暴雾霾情况下,都能使卫星报废,而且看到哪打到哪,完全不用考虑万有引力,激光或粒子束(粒子束武器还要考虑地球磁层的些微影响)以光速运行,所见即所得,不用计算提前量,真所谓好用又结实。




铁血军事 sarsmmx 2015-08-23 08:54:56

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