人类可以制造出以每秒将近30万公里的光速前进的光子,也可以把电子、质子这样的亚原子粒子加速至足够接近光速的程度。然而,由于相对论效应,人类当前还没有办法把宏观物体加速到亚光速。
由于没有足够快的速度,人类在很长时间内都被束缚在地球上,无法挣脱地心引力。直到1957年,通过大量燃烧化学燃料的火箭,让斯普特尼克1号能够加速到8.1公里/秒,使其成为首个进入太空的人造卫星。
但事实上,就在同一年,在第一颗人造卫星发射之前的一个多月,有一个窨井盖获得了远超斯普特尼克1号的速度,这让它有能力直接冲出地球大气层,甚至让它可以冲出太阳系,而它的动力来源竟然是核能。要知道,核动力火箭至今还是人类梦寐以求的东西。
至于这个井盖的来源,还要追溯到美国在1957年进行的“铅锤行动(Operation Plumbbob)”,这是一系列的核弹爆炸试验,其中包括几次地下氢弹爆炸试验。在试验中,一个计算错误导致了一场意外的发生。
1950年,自世界第一颗原子弹爆炸5年之后,美国计划研制更具破坏性的核武器——氢弹。次年,物理学家乌拉姆和泰勒在氢弹理论设计方面取得重大突破,通过原子弹爆炸来引发氘核聚变是可行的。
1952年,美国引爆了世界上第一枚氢弹,其重量达到了65吨,爆炸之后产生的能量为1000万吨TNT当量,其威力远超原子弹。此后,美国不断改进氢弹,并成功实现了氢弹的小型化和实用化。
在之后的铅锤行动中,又进行了人类首次的地下氢弹爆炸试验。研究人员挖出了一个深度150米、直径1.2米的深坑。在坑底,注入了几万升的水。在坑顶,焊接着一块厚度为10厘米、重达900公斤的钢质井盖,用于控制核爆炸。
当竖井底下的氢弹被引爆之后,释放出巨大的能量,竖井中的水瞬间被蒸发成水蒸气,导致竖井内的气压急剧升高。最终,焊接在竖井顶部的井盖被掀开,火焰喷射到百米的空中。
这个始料未及的结果源自于研究人员算错了小数位,导致实际的爆炸当量要比最初的设计当量高了5万倍。这样的计算错误让竖井变成了炮膛,井盖成了炮弹,核爆炸根本无法被限制在地下。
当时,一架高速摄像机正在该竖井附近对其进行拍摄,结果只捕捉到了井盖飞上天的一帧画面。据此,科学家计算出井盖的初速度高达66公里/秒,或者每小时23.76万公里,这相当于音速的194倍,斯普特尼克1号轨道速度的8倍。
根据牛顿物理学可知,当初速度达到7.9公里/秒时,航天器可以无动力绕着地球转动。当速度达到11.2公里/秒时,航天器可以无动力脱离地球引力控制。而当速度达到16.7公里/秒时,航天器能够无动力摆脱太阳的引力束缚,最终依靠惯性飞出太阳系。
由此可见,以极高速度运行的井盖可以飞出地球,并且朝着太阳系外飞去,地球和太阳的引力都不能束缚住这个核动力井盖。如果是这样,这个井盖将会飞得比旅行者1号更远。
不过,有的科学家认为,这个井盖可能根本就没有飞出地球,而是在大气层中汽化掉。因为地表的大气层十分稠密,在空气中高速运动的井盖将会产生超强的气动加热效应,使温度上升至数千度,导致井盖完全汽化掉。
或者这个井盖没有完全蒸发掉,它的速度降了下来,无法挣脱地球引力,最终没有飞出大气层。从地面发射的高超音速炮弹和流星体一样,也有保持速度的问题。一般而言,质量不到8吨的流星体在穿过大气层时,无法保持它们原先巨大的宇宙速度,最终只会成为从天上掉下的石头。因此,这个井盖有可能又会重新落下来,掉在至今仍然不为人知的地方。
迄今为止地球上速度最快的人造物体是什么?
在很多故事当中,1957年的一次地下核爆炸实验中,由于科学家们的计算失误,导致地下核爆炸能量远远超出预期,使得核实验井的井盖被冲击波震飞。据科学家猜测,该井盖的速度大约是6倍地球逃逸速度。因此很多人把这个井盖当成了最快的人造物体,那事实究竟如何呢?
井盖
1957年8月,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室为了检验氢弹在地下引爆的威力,测量得到相关数据,进行了一次地下核爆炸实验。
团队工作人员挖掘了一口深约150米,直径为1.2米的地下实验井,并在这个实验井的上方盖了一个10厘米厚、半吨重的钢铁井盖,同时还安装了一台高速摄像机,捕捉钢板被冲击后的速度。
就这样,他们引爆了实验井中的氢弹,而氢弹在爆炸的瞬间释放了300吨当量的核爆炸,巨大的冲击力使得钢板获得了初速度,速度快到井盖只出现在以毫秒记录的高速摄像机的第一帧,之后就已经飞出去了。
据估计,井盖的速度可能超过了“太阳神2号”探测器约70公里每秒的纪录,成为有史以来最快的人造物体。
而这个故事也被广为流传,在很多媒体口中, 核动力井盖成为了人类历史上速度最快的物体。
然而事实果真如此吗?
核动力井盖
其实,学过计算速度的就会知道,单凭一张照片是无法计算速度的,至少需要连续拍下两张照片才能计算其速度。所以,当时并没有足够的依据来计算井盖的速度。
再者,核动力井盖的速度大约是6倍地球逃逸速度并不是基于严谨的科学计算,而是估计的一个数字。当时领导做实验的是布朗利,他在向上司汇报时,被问到井盖飞出去的速度,由于这名上司偏好最终的数据,他只好说了一个预估的数据:“大约6倍地球逃逸速度”。
多说一句,逃逸速度是指能够摆脱星球引力的最小速度,不同星球的逃逸速度并不相同,主要和自身的质量有关,其中地球逃逸速度是11.2km/s,
如果井盖真的达到了6倍地球逃逸速度,那么该井盖的速度至少是67.2km/s。此时该井盖将会摆脱地球引力的束缚,甚至会达到飞向宇宙深处。如果井盖的速度超过了70km/sw,那么该速度已经远远打破了其他人造物体的速度,成为了人类历史上速度最快的人造物体。
据人们猜测,该井盖的结局要么是与空气发生摩擦,被燃烧殆尽。要么是飞出地球,冲向了宇宙,不过科学家们更倾向于认为该井盖最终坠落在地球的某个地方,只是至今人们还没有找到它的踪迹。
其实,说该井盖是人类历史上速度最快的人造物体,仅仅是媒体的自相情愿,在科学家眼里,速度最快的人造物体要数太阳神2号探测器。
太阳神2号探测器
1976年美国航天局发射了两枚无人探测器,用以探测太阳活动,以及水星轨道内的星际空间。其中之一的无人探测器就是太阳神2号,它的速度达到了70.22km/s,是人类历史上有据可查的所能达到的最快人造物体速度,而且该记录至今没被打破。
之所以它的速度如此之快,是因为它是相对于地球的速度,也就是它是以地球为坐标系的速度,而不是它实际飞行速度。
除此之外,还有一些探测器会在飞行过程中,利用行星弹弓的方式为自己加速,其中木星就是最佳的加速星球。
在《流浪地球》中,之所以地球要绕着木星环绕,就是因为木星巨大的引力能够将地球甩出去,为地球提供动力。
正是因为如此,所以探测器的速度往往代表着最快的人造物体速度。
目前谈到世界上最快的人造物体时,人们往往会说太阳神2号,而不是核动力井盖。
科学家的一个计算失误,创造了史上最快的井盖,速度达每秒70公里
在很多故事当中,1957年的一次地下核爆炸实验中,由于科学家们的计算失误,导致地下核爆炸能量远远超出预期,使得核实验井的井盖被冲击波震飞。据科学家猜测, 该井盖的速度大约是6倍地球逃逸速度。 因此很多人把这个井盖当成了最快的人造物体,那事实究竟如何呢?
井盖1957年8月,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室为了检验氢弹在地下引爆的威力,测量得到相关数据,进行了一次地下核爆炸实验。
团队工作人员挖掘了一口深约150米,直径为1.2米的地下实验井,并在这个实验井的上方盖了一个10厘米厚、半吨重的钢铁井盖,同时还安装了一台高速摄像机,捕捉钢板被冲击后的速度。
就这样,他们引爆了实验井中的氢弹,而氢弹在爆炸的瞬间释放了300吨当量的核爆炸,巨大的冲击力使得钢板获得了初速度,速度快到井盖只出现在以毫秒记录的高速摄像机的第一帧,之后就已经飞出去了。
据估计,井盖的速度可能超过了“太阳神2号”探测器约70公里每秒的纪录,成为有史以来最快的人造物体。
而这个故事也被广为流传,在很多媒体口中, 核动力井盖成为了人类 历史 上速度最快的物体。
然而事实果真如此吗?
核动力井盖其实,学过计算速度的就会知道,单凭一张照片是无法计算速度的,至少需要连续拍下两张照片才能计算其速度。所以,当时并没有足够的依据来计算井盖的速度。
再者,核动力井盖的速度大约是6倍地球逃逸速度并不是基于严谨的科学计算,而是估计的一个数字。当时领导做实验的是布朗利,他在向上司汇报时,被问到井盖飞出去的速度,由于这名上司偏好最终的数据,他只好说了一个预估的数据: “大约6倍地球逃逸速度”。
多说一句,逃逸速度是指能够摆脱星球引力的最小速度,不同星球的逃逸速度并不相同,主要和自身的质量有关,其中地球逃逸速度是11.2km/s,
如果井盖真的达到了6倍地球逃逸速度,那么 该井盖的速度至少是67.2km/s。 此时该井盖将会摆脱地球引力的束缚,甚至会达到飞向宇宙深处。如果井盖的速度超过了70km/sw,那么该速度已经远远打破了其他人造物体的速度,成为了人类 历史 上速度最快的人造物体。
据人们猜测,该井盖的结局要么是与空气发生摩擦,被燃烧殆尽。要么是飞出地球,冲向了宇宙,不过科学家们更倾向于认为该井盖最终坠落在地球的某个地方,只是至今人们还没有找到它的踪迹。
其实,说该井盖是人类 历史 上速度最快的人造物体,仅仅是媒体的自相情愿,在科学家眼里,速度最快的人造物体要数太阳神2号探测器。
太阳神2号探测器1976年美国航天局发射了两枚无人探测器,用以探测太阳活动,以及水星轨道内的星际空间。其中之一的无人探测器就是太阳神2号,它的速度达到了70.22km/s,是人类 历史 上有据可查的所能达到的最快人造物体速度,而且该记录至今没被打破。
之所以它的速度如此之快,是因为它是相对于地球的速度,也就是它是以地球为坐标系的速度,而不是它实际飞行速度。
除此之外,还有一些探测器会在飞行过程中,利用行星弹弓的方式为自己加速,其中木星就是最佳的加速星球。
在《流浪地球》中,之所以地球要绕着木星环绕,就是因为木星巨大的引力能够将地球甩出去,为地球提供动力。
正是因为如此,所以探测器的速度往往代表着最快的人造物体速度。
目前谈到世界上最快的人造物体时,人们往往会说太阳神2号,而不是核动力井盖。
迄今为止地球上速度最快的人造物体是什么?
这要看怎么理解速度和快的关系。现代速度最快的事物很多,比如俺国人引以为傲最快的事物就是“说曹操曹操到”。曹操是三国时代人物,已经过世整整1800年了,阴阳两隔还能够说来就来从过去穿越而来,你说有多快?
开个玩笑,调节一下气氛,省的科学老是怪严肃的,请勿当真。下面介绍几种现代和未来最快事物:
飞秒技术。2018年,加州理工学院(Cal-tech)和法国国家安全研究所(INRS)的团队,开发出了世界上最快的相机,刷新了瑞典科学团队创下的每秒5万亿帧拍摄速度,创造出每秒10万亿帧拍摄速度。
这是什么概念?就是光速为每秒30万千米,被认为世界上运动速度最快的极限速度。但这种摄像机能把光走1秒的路径拍摄10万帧照片,也就是光每走10um(微米),就被拍摄了一张照片。10um是多少?就是1/100mm(毫米)。
这个速度算不算快?就在数十年前,人们还常常因为某件很快的事情无法分辨而争论不休,如游泳、赛跑到达终点时,有的选手就差那么1μs(微秒,百万分之一秒),难分胜负,如果用上现在这种技术,1微秒已经拍摄了1000万帧照片;即便选手差距只有1ns(纳秒,10亿分之一秒),也很清晰能够分出来,因为在1ns时间,飞秒摄像机已经拍摄了10000帧照片。
因此即便光速逃逸的物体,也会在这种摄像机下清清楚楚,无处可逃。这种技术就叫飞秒技术。我们知道1fs(飞秒)是1千万亿分之一秒,现在这种技术还没有达到真正的1fs1帧的速度,而是100飞秒才可以拍1帧画面。但这种相机已经能够捕捉光与物质之间的纳米级作用,对于 探索 世界深处最精细结构发挥了重大作用。
这项研究还在世界科学家们的推进之中,有望在可预见的未来,真正实现1飞秒拍摄一帧画面的飞秒技术,那时,在这种火眼金睛下,任何妖魔鬼怪也无法遁形,很多现象都能够破解。
三个宇宙速度。如果要说人造物体的移动速度,最快的当然要数太空探测器了。我们知道在地球上,任何物体的运动速度一般不会超过每秒7.9千米,因为这个速度是第一宇宙速度,达到这个速度,地球就留不住它了,就会成为环绕地球飞行的人造卫星。只有当它们速度降低时,才会被地球引力拉下来。
第一宇宙速度即逃不出地球引力圈,也不会被地球引力拉下来,因此叫环绕速度。所有的人造卫星发射都必须达到这个速度,然后根据运行高度不同,执行不同的速度。要脱离地球引力,就必须达到第二宇宙速度,即每秒11.2千米。飞往其他行星的探测器,都必须大于这个速度,才能够脱离地球引力,因此叫脱离速度;而第三宇宙速度就是在地球位置,逃逸太阳引力的速度,为每秒16.7千米,简称逃逸速度。
计算三个宇宙速度的公式分别为:环绕速度V1=GM/r;脱离速度V2=√(2GM/r);逃逸速度V3=√(V2^2+v"^2)。式中,V1、V2、V3分别为三个宇宙速度值,G为引力常量,M为要逃脱引力的天体质量,r为人造物体与天体质心距离。逃逸速度公式里的v”为地球逃逸速度-公转速度42.2-29.8=12.4km;V2为第二宇宙速度。
目前人造天体最快速度。现在人类发射的探测器,根据目标任务不同,设计发射达到的速度就不同。旅行者1号正以每秒17千米速度朝太阳系外飞去,这个速度是完全可以脱离太阳引力,飞往深空的。
实际上,现在人类发出的探测器速度已经远远大于旅行者1号的速度了,迄今创造最快速度记录的是NASA在2018年发射的帕克号太阳探测器。这个探测器是人类首艘真正的恒星探测器,它已经创造了距离太阳最近的记录,正在太阳日冕层(大气层)里冒着高温抚摸太阳这只老虎屁股,目的是弄清楚太阳风形成等一些机制,为人类预知预防太阳灾变而努力。
现在帕克号的运行速度已经超过每秒100千米,而且还在进一步靠近太阳。现在人类发射的各种行星际探测器达到超过第三宇宙速度的速度,并不是靠发射时或者自带燃料来实现的,而是通过行星或太阳的引力弹弓效应得到的。帕克号也是如此,它通过地球、金星、太阳的引力弹弓效应,让自己的速度越来越快。
到2024年12月份,帕克号将到达距离太阳表面最接近的位置,届时距离太阳只有600万千米,根据角动量守恒原理,速度将达到每秒约200千米。这将是人造天体创造的最高速度记录。
走向深空,必须突破速度瓶颈。人类终究是要走向深空的,但依靠目前每秒百十千米的速度,要飞出太阳系都是不现实的。因此突破速度瓶颈,一直是现代科学技术的重大难题。
光速是我们世界最快的速度,任何物体运行速度都无法达到光速,更不能超过光速,这是爱因斯坦相对论定下的规矩,也已经成为科学界的共识。因此,宇宙飞船要依靠提高速度达到光速是不可能的。
而宇宙的广袤无垠,对于人类来说是太大了,大得即便达到光速,也跑不了多远。如我们银河系直径达到20万光年,距离我们最近的一个大星系~仙女座星系,有254万光年。这就是说,即便人类有了接近光速的飞船,飞出银河系也是以十万年计,而要飞到仙女座星系需要数百万年时间。
由此即便宇宙飞船能够接近光速飞行,人类也走不了多远。
超光速幻想。既然物质运动超越光速是不可能的,于是人类把目光转移到非物质直接运动上来。这样就有了几个机会,一个是时空折叠,就是把时空像纸一样的折叠起来,就像一把折扇,这样人们就能够从没有打开的折扇一样从这头跨越到那头,看起来没走多少路,却跨越了许多光年,这个速度理论上可以比光速快N倍到达目的地。
还有一种就是虫洞穿越,就是在大引力场作用下,时空会出现“虫洞”,就像一只虫子在一张巨大的纸上面咬了一个小孔,人们就可以从纸张的这边一下子穿越到纸张的另一面,如果要慢慢从纸张上爬行,爬到另一面需要100光年,而这样一穿就只要几分钟或者几个小时了。这又比光速快了多少倍?因此人们把虫洞又叫时空隧道,学名叫做爱因斯坦~罗森桥。
这两种方式都能够比光速快N倍到达目的地,但都不是飞船本身加快了,而是通过曲速引擎实现时空折叠跨越或抄近道钻隧道到达目标,飞船该飞多快还是多快,没有巨大的时间膨胀效应,也不违背相对论光速藩篱的限制。
这两张突破光速瓶颈的方法从理论上是可行的,理论基础就是爱因斯坦广义相对论场论和时空弯曲理论。但要实现却是非常困难的,因为曲速引擎要在飞船周边实现时空折叠,或者人工制造维持一个虫洞,需要巨大能量,这种巨大打得令人无法想象。有人计算过,即便把整个木星全部实现质能转换,也驱动不了一艘小小飞船行走多远。
因此迄今为止,这些设想虽然有在计划研究中,并没有重大突破,能否成功,尚难预料。
比较接近现实的速度提升有两个计划。计划之一:美国NASA在上世纪就发布了一个百年星舰计划,具体内容是在100年内建造一艘5万吨级星舰,采用核聚变为动力,速度达到光速12%,也就是每秒3.6万千米。这艘星舰将载着人类飞往太阳系外,寻找新的殖民地。不过现在的可控核聚变还在实验中,有人认为需要50年才能够推向商业运营。这个计划还是在克林顿当总统时代提出的,后来消息越来越少,是否有重大进展,不得而知。
计划之二:2016年4月,霍金在世时亲自启动了一个叫做“突破摄星”计划,他与俄罗斯大亨合作,计划建造1000艘微型飞船。这种飞船采用光帆作牵引,每只光帆拉扯着一艘微型飞船,飞往距离我们4.22光年的比邻星。光帆采用大功率激光阵列推动,最终达到光速的20%,极每秒6万千米,这样飞到比邻星只要20多年时间。
微型飞船只有一张邮票大小,上面要装载通讯导航设施,还有高速摄影机和各种探测设备,到达比邻星后,在每秒6万千米速度的惊鸿一瞥中,把那里的样子拍摄下来,并把探测到的数据资料和照片一起发送回来。
这个计划难点是:安装在地球上的激光阵列能加速光帆达到这个速度吗?微型飞船的所有设备都要纳米级精密制造,能造出来吗?导航和信息发送都要求十分精准,在4光年多的距离传送回信息,而凭这种纳米级飞船的微弱功率,地球能够收到吗?这些技术难题最终能否解决,这个项目最终能否成功,难以预料。霍金已经离开人类世界而去,因此计划是否能够继续坚持也尚无消息。
有人认为,霍金发起的这个计划就是一个大忽悠,他死了,就烟消云散了。我不这样认为,科学就是在这样一代代科学家的奇思妙想中不断前行的,即便这个计划暂时无法实现,但至少为后人提供了一种启示。
这使我想起人类关于光速的 探索 。几千年来,人们从来也没有意识到光还有速度,以为光本来就是这样充盈着人间。但伟大的实验科学先驱伽利略脑袋就是与旁人不同,他注意到了这一点,他认为光虽然很快,但是有速度并可测量的。于是,他做了一个实验,让两位助手站在距离1英里的两个山头,手举灯笼,通过双方先后遮光来计时,想计算出这1英里光的传输时间。
要知道,光在1英里之间传输只需要18.6万分之一秒,这种简陋的方式以及人眼速度分辨率限制,当然没有办法计算出光速来。但伽利略的启示激励了一代代科学家,在伽利略光速实验的300多年后,人们终于得到了准确的光速,这就是物理学最重要的常数c=299792458m/s。
这个故事告诉我们,人类前行的最大动力就是对世界充满了好奇,并且通过不断 探索 来解开世界的一层层秘密。速度也是这样,在一代代科学家们不懈努力下,瓶颈必将打破,人类终将走向深空。
就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。
是手电筒射出的光。
1957年一个错误,人类创造了速度最快的井盖,它飞到哪里了?
世界上最美好的东西就是速度,没有速度,我们就不能走到地球的第一个角落,去了解地球。如果没有速度的优势,人类也无法走出地球,看清宇宙的真相,同样没有速度的优势,人类也无法在未来继续生存下去,原因很简单,有限空间的资源是有限的,只有能够周游宇宙,资源才是相对无限的,才能让人类文明延续更长时间。
类似地,速度不仅能使我们开阔眼界,走向更远的星空深处,根据爱因斯坦的相对论,速度也能影响时空。时空膨胀效应告诉我们,当物体无限接近光速时,时间也无限接近停止。假如你坐在这样的飞船里,飞船里的时间只过去了几分钟,而地球上的时间很可能已经过了几千年,甚至成千上万年。
广义相对论认为:物体的速度只能无限接近光速,无法达到甚至超越。假如物体的速度不能超过光速,那么从理论上说,人类将永远不会走向星际,永远会被困在一个有限的范围内,原因并不复杂,那就是人类的寿命很短,只有一百多年。
物质的速度被限制在光速之内,那么我们就永远不可能去 探索 宇宙的秘密吗?回答是NO,物体的速度确实受到限制,但是速度之美并不那么简单,“时间膨胀效应”让我们有了迈向星际的希望。
光速能使时间变慢,只要它能无限接近光速,那飞船内的时间就能变得很慢,而且我们在飞船内的无形物体中也能活上几千年甚至数万年,这样就能轻易地离开太阳系,进入更远的宇宙深处。
正因为速度对人类很重要,所以科学家们一直在 探索 速度的突破,而速度的突破就是人类文明的突破。而且对目前人类的技术水平而言,无限接近光速的飞船无疑是一个可望而不可及的梦想,要想达到这样的高度,还需要很长的路要走,乐观一点,几个世纪就能实现,悲观一点,几千年都不可能实现。
谈到人类超高速飞船,很多人会想到“旅行者1号”,这是美国航天局于1977年发射的星际探测飞船,最初它的速度并不快,但在轨道上多次加速后,现在的速度达到了每秒17公里。
那“旅行者1号”是目前人类最快的飞船吗?在帕克太阳探测器发射前,它确实是人类速度最快的探测飞船,但当帕克太阳探测器发射后,它只排在第二。帕克号在2018年发射的太阳探测器速度为70公里/秒,是目前人类最快的飞船。
这大约是音速的206倍,那么人类创造得最快的物体是由帕克号来完成吗?回答是不,有一种物体是由于科学家的失误而创造了有史以来最快的速度,那是什么物体呢?实际上,在我们的日常生活中,经常能看到的一道井盖,就是一粒微不足道的井盖。
一次创造极限速度的人居然是个小井盖,确实让人大跌眼镜,那么这其中到底是怎么回事呢?谈到这个,我们还得回到1957年7月26日的那个晚上。当天,美国进行了一次代号为“Paska-A”的地下核爆试验。
谈到核爆试验,相信大家都不陌生,尽管人类在实战中使用核爆, 历史 上只有一次,那就是二战末,美国向日本发射了两颗原子弹,但人类进行了许多次核爆试验,基本上都是在沙漠、海洋或地下进行。
正如其名称所示,地下核爆试验是将核弹放入地下爆炸,然后计算爆炸威力的试验。实验者把原子弹放在一个深150米、直径为1.2米的坑洞的底部,然后在坑洞口放上一个大约10厘米的小盖子。
放置这一小口井盖的目的是为了探测核爆后所产生的冲击波的威力,因此这一口井盖配备了多种探测器,可对核爆所产生的冲击波的各个冲击力进行观测和记录。
对科学家来说,在核爆坑的洞口安装实验用的井盖并不神秘。通常,地下核爆试验产生的冲击波并不会使井盖飞得很远。但这一次却没有看到,因为科学家们在计算上的一个无心的失误,却创造出了令人难以置信的结果。
由于疏忽而引起的爆炸,比预计的高出了50000多倍,在如此巨大的冲击力下,井盖在坑洞中一闪而过,在当时的高速摄影机的镜头下,只留下一个画面,就完全消失无踪。
核爆炸后,实验人员开始寻找那口井的盖子,但一直没有找到,甚至有人认为它已经不在地球上,而是冲出了地球走向了星空。这些结果无疑令研究人员震惊,同时也令人兴奋,因为这一失误有可能为科学家们带来新的灵感。
在超高速摄像机的帮助下,研究者最终计算出了井盖的精确速度,大约每小时24万公里,或者说每秒70公里。这一速度可以与帕克太阳探测器相匹敌,它是地球逃逸速度的6倍,太阳系逃逸速度的3倍。
一座小井盖创造了一个惊人的速度,它不仅能离开地球,还能离开太阳系。因此,许多人认为它可能已经不存在于地球上了,但是物理学家罗伯特·布朗利提出了相反的观点,他认为尽管井盖可以达到很高的速度,但因为地球并非真空环境,而是有很厚的大气。
井盖在穿过大气层时会产生很强的摩擦,从而产生很高的温度,这种温度有可能使井盖熔化消失在大气中,因此它没有离开地球。无论这座井盖最终的命运如何,它都创造了 历史 ,让人类看到了核能的强大力量,也许我们受此启发,将来就能把飞船的速度提高到这一水平。
据科学家计算,在核爆冲击波到来时,井盖的初始理论速度已经达到了光速的万分之一,这是所有人造物体都达到的顶峰。假如我们的飞船能达到这个速度,那么太阳系就会成为人类的后花园,而人类也将真正开始进入太空时代。
在目前能够离开太阳系的5艘探测器中,美国宇航局(NASA)的旅行者1号是飞得最快最远的人造物体。它当年经过木星和土星的引力加速后,最快速度曾达到了35公里/秒。经过数十年的减速,目前的速度为17公里/秒。以旅行者1号目前的速度,绕地球飞行一圈只要不到40分钟。
此外,虽然还有一些太空飞船无法飞出太阳系,但它们的速度远快于旅行者1号,例如,NASA的太阳神1号,它在1976年最接近太阳时,速度加速到最快的70.2公里/秒;而能够更接近太阳的帕克太阳探测器,它目前的最快速度更是达到147公里/秒。
但在更早之前,最快的人造物体并不是太空飞船,而是一个井盖,它由核能驱动,最快速度达到了66公里/秒。不仅如此,这个井盖还是加速度最快的人造物体,最大瞬时加速度达到了10亿米/平方秒,相当于1亿个重力加速度g。
那么,这个井盖有什么作用呢?为什么它的速度会这么快?它最终又去了哪里呢?
1957年的5月至10月,美国在本土进行了规模最大、时间最久的核弹试验——铅锤行动。前后共进行了29次的试验,最大的一次大气试验爆炸当量为7.4万吨TNT。
在试验期间,1200头猪被用于爆炸效应研究。研究人员把猪放在笼子里,给它们配备不同材料制成的防护服,以测试哪种材料的抗热辐射性能最为优异。
除了这些例行测试之外,试验还出现了意外情况。在一次试爆中,研究人员把核弹至于直径1.2米、深度150米的坑底中。深坑的顶部是一块钢质井盖,其厚度为10公分,质量达到了2吨。
按照计划,该核弹的当量为6公斤TNT。然而,不知道哪位研究人员看走眼了,小数位计算出错,实际爆炸当量变为预期的5万倍,达到了300吨TNT。结果,这个深坑就成了“超级大炮”,而上方的井盖则成了“炮弹”。
爆炸产生的冲击波瞬间掀飞井盖,喷射出的火焰直冲上百米的空中。由于井盖飞行速度太快,附近的一台高速摄影机(每毫秒拍摄一帧)只拍摄到井盖的一个画面。
据此,科学家计算出井盖的速度超过了66公里/秒(24万公里/小时)。爆炸之后,人们再也没有找到这个井盖,那它去哪里了呢?
一种可能是井盖飞得很高,然后掉到很远的地方。第二种可能是高速运动的井盖与大气剧烈摩擦,温度上升到几千度,导致井盖完全蒸发掉。
第三种可能,由于井盖的速度远超地球的逃逸速度(11.2公里/秒)以及第三宇宙速度(17公里/秒),如果井盖没有在大气中蒸发掉,那么,它将会脱离地球乃至太阳的引力束缚,从而飞向遥远的星际空间。在很长的一段时间里,这个井盖保持着速度最快人造物体的世界纪录。
这个井盖的发射时间要比第一颗人造卫星飞上太空的时间更早几个月,它有可能是第一个飞上太空的人造物体,甚至有可能是第一个可以飞出太阳系的人造物体。也许,它目前还在太空中飞行,并在数千年后离开太阳系。
以上就是关于1957年,科学家不小心创造出核动力井盖,究竟是怎么回事?全部的内容,如果了解更多相关内容,可以关注我们,你们的支持是我们更新的动力!