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在太空中開一槍會發生什麽?

2020-11-02心靈

戰鬥民族說:那咱就上去開一槍試試唄?

1975年1月24日,蘇聯在偽裝成禮炮號空間站的「金剛石」(ALMAZ)軍用空間站上,秘密測試了一門23公釐口徑的Nudelman-Rikhter R-23改裝加農炮。Almaz是唯一已知的武裝載人軍用航天器系列。

空間站炮是從圖-22「眼罩」轟炸機的尾炮發展而來

空間站幹嘛要配一門炮啊?

射擊地面目標是射不到了,當時技術不允許。對,你猜對了,主要是為了防止冷戰小夥伴美帝國主義的航天器前來襲擊或者捕獲社會主義空間站。按照設計要求,蘇聯航天員可以透過改變航天站在太空中的姿態,讓機炮快速瞄準目標並迅速擊毀之(換句話說,炮是固定死的,沒法靈活機動)。它的原型是上世紀50年代蘇聯為高空高速飛機設計的R-23機炮,做為有史以來射速最快的單管機炮,它每分鐘可發射2600發子彈,但上太空時為了減重,裝彈量只有32發。

圖中標的是30mm口徑,待查

打響近地軌域的第一槍

蘇聯人原本打算由空間站上的航天員來開火,但考慮到可能會產生的劇烈振動和巨大噪音,最終還是決定遠端遙控,朝向運動軌域的前方打一炮。當大炮一下子射出20發子彈後,就像一台大型推進器一樣產生了一股很強的後座力,立即將空間站的姿態和高度維持變成了hard模式,最終花了很長時間才穩定回來。

據坊間傳聞,蘇聯人稱它的有效射程約3到5公裏,此次實驗成功射中並摧毀了一個靶衛星。但射沒射中,誰也不知道。

與很多人的想象相反,沒射中的子彈並沒有沖出地球走向宇宙。因為空間站本身為了維持LEO軌域,速度大約是7800m/s,而機載加農炮彈的初速度也就850m/s。透過計算可知,單單從LEO向外到GTO(地球同步軌域)移動,就需要在LEO軌域上增加大概2500m/s的初速度,更不用說離開地球,離開太陽系了。 當然,炮彈一開始的速度還是疊加在空間站的速度上的,於是出炮口後會立即向外移動,在向勢能的轉化過程中不斷減速並落在了空間站的後方(對,後方),並在數月之內又會落向地球(這是因為它的品質太小,很容易被地球的重力異常和極稀薄的大氣層俘獲)。

同理,如果朝空間站相反的方向開槍,子彈相對地面實際是在減速,因此會落入較低的軌域,並會跑到空間站的前方。如果筆直向上90度開炮,子彈與空間站切向同速,但射向更高的軌域,於是子彈會劃一個弧形離開空間站,並進入一條橢圓軌域。如果將子彈向下發射,也是類似的情況。不論朝哪個方向發射,子彈最終都還是會留在近地軌域上,直到它們撞擊空氣分子足夠久後,重入地球並可能會燒成渣。

那在外太空射一槍呢?

那我們不考慮地球的影響,去外太空找個空曠的地方開一槍,會怎樣?

首先,就像你想的那樣,子彈軌跡會一直向前,直到遇到星體才會變彎或墜毀。其次,槍會迅速過熱。我們知道,熱量只能透過三種方式消散:放射線、對流和傳導。在太空中,沒有空氣可以幫助熱量從槍管中排出。放射線也太慢,而傳導的結果是整個槍會燙得要命。 如果連續多開幾槍,先不考慮潤滑劑是否會燒幹卡住往復機構,只想著這些熱量最終會傳到彈匣並有可能會把手炸飛,就覺得很恐怖了。

上圖為真空,下圖為非真空

不僅如此。由於開槍的後坐力與肩膀成一直線,而肩膀位於人體重心上方,所以太空人將開始翻滾。如果太空人是從頭部高度用普通手槍瞄準並開火,後坐力會讓他大約每三分鐘至少旋轉一次。如果是章北海那種連狙三十槍,估計會轉成陀螺儀了。如果太空人不及時用宇航服EVA推進器修復這種旋轉,他將一直旋轉下去,直到撞到比自身重的物體,或者最終被另一行星/小行星/恒星等的重力捕獲為止。

當然,如果你指的是雷射槍,那就當我什麽都沒說過。

相位槍,約 2266 年起裝備聯邦艦隊

一更

有很多人留言問,真空沒氧氣,怎麽開火吶?

事實上,與高中課本中寫的不同,早期的黑火藥是需要氧氣的(雖然硝酸鉀分解能生成氧氣供反應,但引發這個反應是需要氧氣參與的)。而現在的彈藥用的基本是無煙火藥,它的發射藥是由起氧化作用的氧化基團和起還原作用的可燃性基團組成(兩類基團可以是混合物形式,也可以是被稱為爆炸性化合物的化合物形式)。

比如最典型的單基火藥中,只有纖維素硝酸酯(硝化棉)一種含能物質,占到了總質的95%以上(其它還有安定劑等非含能成分)。

密封的子彈就是靠底火(四氮烯或硫化銻等)和發射藥的自身燃燒產生極速膨脹的瓦斯將子彈推出槍膛的,有沒有外界氧氣不重要。

上圖明顯能看出,燃燒主要是在子彈彈殼和槍膛的小空間內,外界是否真空,影響不大。

客官,都看到這兒了,點我頭像加個關註唄! 我保證會寫很多無用的知識給你看的!