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史上速度最快的人造宏观物体

本文作者: 发布时间:2021-03-29
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史上速度最快的人造宏观物体

史上速度最快的人造宏观物体

史上速度最快的人造宏观物体

你猜 史上速度最快的人造宏观物体是什么?子弹?火箭?刚掠过冥王星的新视野号这样的深空探测器?都猜错了。答案是一个窨井盖,核动力窨井盖,这一切要归功于美国阿拉莫斯国家实验室的工程师。

1956 年,位于美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室正在准备进行核武器的小规模地下引爆实验。最初的设想挺简单的:挖个足够深的洞,差不多 150 米深,1.2 米直径,把核弹放到洞底,点燃引线,然后撒丫子跑。一开始这个洞是没有封口的,因为他们觉得这井道这么深,即使不封上也不会有什么泄露出来。

为确保万无一失,1957年年中,洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家 Robert Brownlee 准备尝试把洞口封上进行试验。在这次代号为“帕斯卡 -A”的试验中,一个超过 10 厘米厚的实心钢块——或者可以称之为历史上最大最碉堡的窨井盖——被牢牢地焊在了试验井的洞口处。这块窨井盖跟下面的核试验之间隔着 150 米的空气,由于距离还是很远,所以即使窨井盖被掀飞,似乎也不会飞多远。除此之外,在试验井的底部,核弹的上方还有一个 1.5 米厚,重达数吨的混凝土罩子。

值得一提的是,“帕斯卡 -A”中使用的是一个试验弹,配置有良好的保险措施,即使万一“走火”,也只会触发其中很小的一个部分,不会连锁释放所有当量。因此大家都觉得这只会是一次小规模的试爆。
事实上国家实验室的科学家们想的太天真了。

于是在 1957 年 8 月 27 日晚 10:35 分,在新墨西哥州核试验场 U3d 分区,核弹被引爆了。但是这次计划中的小当量试爆的威力却超过了预期整整 5 个数量级:原本只打算释放 1 千克的当量,结果却释放了超过 300 吨 TNT 炸药的能量(美国工程师的数学是体育老师教的吗??竟然能在核弹实验中把小数点算错了 5 位,也是服了… 真可谓美国人民欢乐多…)。核爆在一瞬间气化了上方几吨的混凝土,冲击波夹带着这几吨的极端高热高压物质,以超高速沿着井道上升。这时的试验井实际上成为了一个 150 米长、1.2 米口径的巨型炮膛(军迷应该知道 125 倍径是什么概念)。炮膛内部是几百吨当量核弹释放的全部能量和混凝土罩的全部质量,而在这炮膛的末端,静静地盖着一个现在看起来小得可怜的窨井盖。这场景就像是一个海军舰炮的炮口上放着一个饮料瓶盖。

当时布置在现场的高速摄像机正在运作,希望能记录下井道口的情况和窨井盖被掀飞的场景——如果出现的话。可惜的是,虽然这架摄像机的镜头拉得很远,画面涵盖了井道口上方很大的空间,但飞翔的窨井盖只在镜头中出现了一帧。并不是摄像机坏了,而是窨井盖实在太快了,在高速摄像机的一帧时间内就已经飞出了画面。

事后的计算显示,这个不起眼的 10 厘米厚实心铁盘的发射速度至少6 倍于地球逃逸速度(第二宇宙速度),最少达到了 70km/s 以上(由于只捕捉到了一帧,所以这个速度只能算是一个下限),也就是时速 252000 公里,或 206 马赫,可以在 10 分钟内绕地球一圈。这个速度是现代榴弹炮初速的 70 多倍,普通手枪子弹的将近 200 倍,普通民航客机的 300 倍。这个速度甚至超过了第三宇宙速度(太阳系逃逸速度)的 4 倍还多,也是刚刚飞出太阳系、距离地球最远的人造物体旅行者 1 号速度的 4 倍。也就是说,如果这个窨井盖能够保持这样的速度,它最终将飞出太阳系,飞向武仙座。在很长一段时间里,我们都以为旅行者 1 号是最快的人造宏观物体,但哪里知道,远在旅行者 1 号发射之前,这一纪录就已经被一个核动力窨井盖创造了。这个窨井盖在不到一秒的时间内获得了 4 倍于旅行者 1 号通过几十年积累起来的速度。所以,核动力窨井盖同时也是有史以来“加速度最大的人造宏观物体”,毕竟它的瞬时加速度可能达到了 的数量级。这是什么概念呢? 如果有个人在帕斯卡 -A 试验的时候正好躺在窨井盖上,那么(暂不考虑高温)首先他露在直径 1.2 米的窨井盖外面的部分将被整齐地切掉,同时他留在窨井盖上的部分会在瞬间被加速度压成厚度也许仅为几个分子的薄膜均匀地覆盖在窨井盖的表面(会比《三体》里的情节更极端,看起来大概跟被二维化的效果差不多)。所以大家没事不要躺在窨井盖上哦~

这个窨井盖在最初的几秒内速度是如此之快,而它和空气的摩擦也是如此剧烈,以至于它很有可能是带着一团烈焰和强光飞出去的,就跟陨石在大气层中燃烧发光的原理一样,只是方向恰好相反:陨石是带着火掉下来,窨井盖是带着火飞上去… 当时现场的人所感受到的应该是这样:在引爆的几乎同一瞬间,连声音和振动都还没来得及感觉到,只见一个近百米高的蓝色焰柱冲天而起,在其顶端是一个直径 1 米多的大火球,火球随即以所有人根本无法想象的速度变成了天上的一个亮点,由于人眼的延时,火球无法被肉眼捕捉,而是在每个人的视网膜上留下了一道直通天际的亮线,几秒后,声音和震波滚滚而来,再几秒后,终于有人反应过来:哎呀妈呀,好像粗大事了?咦?窨井盖去哪儿了?

不过历经周折,这个窨井盖最后还是没被找到,当地及附近地区也没有收到“房屋被从天而降的巨型铁饼砸穿”之类的报案。所以这个窨井盖最终要么飞出了大气层,要么落在了试验场附近的荒地中。

不过核动力窨井盖的速度已经被 2018 年发射的 Solar Probe Plus 打破。该探测器 将会在近日点仅为 600 万千米的轨道上观测太阳活动,它的速度已超过 200km/s,不过Solar Probe Plus 的速度记录是在大气层之外,由太阳引力下实现的,说到大气层内的宏观物体速度记录,还属我们的核动力井盖。

史上速度最快的人造宏观物体

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