海洋科普:深海迷航里的外星大炮,什么水平?
發(fā)布時(shí)間:2021-06-22
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圖注:深海迷航早期設(shè)定圖,顯示了淺海的瑰麗風(fēng)光。

深海迷航是一款深海主題的開放世界生存游戲。游戲中的主角飛船被外星大炮擊毀,流落在一個(gè)幾乎全是海洋的外星星球上——也就是4546B星。玩家需要深入探索這片深海世界,解開水下數(shù)千米的世界中埋藏的秘密,從而逃離這里。

小編個(gè)人覺得這個(gè)游戲非常經(jīng)典。雖然已經(jīng)是6年多以前的游戲,但至今回憶起來,還是難以忘懷身處深海之下,那纏繞、溶解在一起的瑰麗和兇險(xiǎn),那滲透、浸潤入四肢的恐懼和刺激。這個(gè)游戲讓我們這些生活在水面之上,腳踏實(shí)地的生物,體會(huì)了一番水面之下,漂浮不定的刺激生活。

圖注:4546B星球深海中的瑰麗景象。

這次,我們來聊一聊深海迷航中,一個(gè)推動(dòng)故事劇情發(fā)展的重要建筑——外星大炮。游戲中,主角的飛船是被外星大炮打爆的。后來,前來救援主角的飛船也被外星大炮一發(fā)入魂。這個(gè)大炮威力無匹,壓倒一切——學(xué)物理的小編我,就生起了興趣——外星大炮的威力到底有多大?

圖注:經(jīng)典場景:外星大炮一發(fā)打爆陽光號(hào)救援飛船。

當(dāng)然,不能跟游戲太較真。所以這次,我們不打算求出外星大炮一發(fā)炮彈的具體能量值,我們將會(huì)通過對(duì)比,確定它能量的上限和下限——一起來推導(dǎo)一下吧!

圖注:危機(jī)四伏的外星海底火山區(qū)域

一、 以子之矛,攻彼之盾

首先我們計(jì)算外星大炮的攻擊力下限。大炮一擊就打碎了陽光號(hào)的防護(hù)盾和船體,導(dǎo)致其在空中解體,粉身碎骨。因此,外星大炮至少可以擊穿陽光號(hào)的護(hù)盾。我們并不知道陽光號(hào)的護(hù)盾到底有多大的強(qiáng)度,但是我們有另一個(gè)可以參考的飛行器——海王星號(hào)逃逸火箭。

圖注:海王星號(hào)逃逸火箭的藝術(shù)概念圖。玩家搭乘海王星逃離4546B,就是游戲通關(guān)的標(biāo)志。

海王星號(hào)逃逸火箭上安裝了一套護(hù)盾模組,我們可以利用這個(gè)護(hù)盾的強(qiáng)度,來大致推測陽光號(hào)的護(hù)盾強(qiáng)度——畢竟這些護(hù)盾都是游戲中的黑心企業(yè)Alterra生產(chǎn)的,具有一定的可比性。

圖注:考慮到海王星號(hào)可以直接從獨(dú)眼巨人號(hào)潛水艇上直接拆二手護(hù)盾模塊來使用,有理由相信Alterra公司的所有飛船都用同一種護(hù)盾。

海王星號(hào)在結(jié)尾動(dòng)畫中,直沖云霄,然后撞上了之前被轟碎的陽光號(hào)和極光號(hào)殘留在近地軌道上的太空垃圾——它的護(hù)盾救了主角一命,非常極限地扛住了太空垃圾的撞擊。

所以說,軌道中的太空垃圾,與海王星號(hào)相互撞擊的能量,就是這套護(hù)盾所能夠承受的極限攻擊力,也可以看作是外星大炮所需的攻擊力的下限。

圖注:外星海底的樹珊瑚組成的“蘑菇森林”

大體上,軌道上的太空垃圾以圓周運(yùn)動(dòng)環(huán)繞著4546B行星飛行,方向?yàn)閳A周的切向;而海王星號(hào)升空的方向則是豎直向上,沿圓周的徑向,與太空垃圾運(yùn)動(dòng)方向垂直。所以,撞擊瞬間的合速度,是兩者速度的平方和的平方根,即:

火箭的速度我們可以通過升空時(shí)間來推算——考慮到4546B在設(shè)定上比地球小,我們認(rèn)為其大氣層只有70km厚。

如圖,游戲中,火箭升空到碎片區(qū)域一共用了21秒,那么,撞擊前火箭的速度大約是6667m/s。

地球近地軌道的軌道速度多種多樣,取決于飛行器具體的軌道參數(shù)。但大體上,可以用下面的公式來估算:

其中G是萬有引力常量,M是中心天體的質(zhì)量,h是飛行器當(dāng)前軌道高度,Re是地球半徑,a是飛行器軌道半長軸。一般來說,像國際空間站這種軌道高度約400km的飛行器,其軌道速度大約是7600m/s。游戲設(shè)定中說,4546B比地球要小,那我們就算它5000m/s吧。

圖注:4546B與它那大的離譜的月亮。

如果認(rèn)為當(dāng)時(shí)撞上來的太空垃圾是100kg,那么,第一次撞擊的能量大約是35億焦耳——大概是一噸TNT炸藥,在不到一秒的瞬間,將全部能量集中釋放到海王星飛船護(hù)盾上不到一平方米的地方。

圖注:海王星號(hào)驚險(xiǎn)通過太空垃圾區(qū)域,發(fā)射成功

值得說明的是,我們的計(jì)算不準(zhǔn)確——任何一個(gè)合格的高中生都能夠發(fā)現(xiàn),我們忽略了動(dòng)量交換,直接采用了完全非彈性碰撞的計(jì)算方法,這是不科學(xué)的。

圖注:海藻在水中油油地招搖

每秒每平方米35億焦耳的能量都沒能完全打破海王星的護(hù)盾,外星大炮的能量射流(應(yīng)該是等離子體射流)輕而易舉地就撕碎了它。所以,外星大炮的能量等級(jí)至少是50億焦耳每秒每平方米。

假設(shè)外星大炮的射流截面積大約是40平方米,單次發(fā)射持續(xù)了3秒時(shí)間,那外星大炮的炮口能量就至少達(dá)到了600G焦耳,大約150噸TNT集中在一個(gè)小房間里爆炸,非??植馈?/p>

圖注:4546B上被有浮力的海洋生物托舉起來的浮島

所以我們計(jì)算出了外星大炮威力的下限——600G焦耳。

二、 流金鑠石,削鐵如泥

圖注:數(shù)千米深的深海中,漆黑陰暗,危機(jī)四伏

大家回想一下,外星大炮雖然輕易擊毀了陽光號(hào)飛船,但并沒有將他蒸發(fā)為灰燼。所以我們現(xiàn)在假設(shè)——假如要將陽光號(hào)這么大的一坨鐵,完全融化為鐵水,需要多少能量?

圖注:陽光號(hào)(Sunbeam)的藝術(shù)設(shè)定圖

游戲中并沒有給出陽光號(hào)的具體尺寸。不過,考慮到他是一艘乘員6人的小型公務(wù)船,其長度應(yīng)大致在100米左右,截面半徑約10米左右。這樣一來,體積大約是3萬立方米。

圖注:庫什區(qū)。4546B上的特殊植物,庫什,是主要的淡水來源。

既然是飛船,材料的熱性能肯定比鐵好。鐵的熔化熱是450kJ/kg,即熔化1kg鐵大約需要450kJ熱量。假設(shè)要熔化這艘飛船,相當(dāng)于熔化3000噸鐵——那么,需要的能量就是1350GJ。

圖注:小編我當(dāng)年的光輝事跡——在海底最深處的海龍身邊,修建一座觀景臺(tái),看它表演噴火球。

在游戲中,外星大炮一共發(fā)射了三秒鐘,其中前兩秒就將陽光號(hào)完全摧毀,第三秒基本上是個(gè)余波,用于確認(rèn)擊殺。所以外星大炮的威力上限,大約是2000GJ。

那么,我們來總結(jié)一下——外星大炮的威力,可能介于600GJ到2000GJ之間,這是人類目前的槍和炮都遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的能量層級(jí)——只有氫彈可以與之相較高下。

圖注:墜落在這樣的世界,眼前是無盡的海洋,舉目無親;身周是陌生的水下叢林,危機(jī)四伏;遠(yuǎn)方還有神秘外星人的大炮時(shí)刻威脅著生存。

感到恐怖嗎?其實(shí)并不恐怖,畢竟,地球周圍環(huán)繞的太空垃圾,某種程度上也可以達(dá)到相似的殺傷效果——所以保護(hù)臨近空間安全刻不容緩。

圖注:4546B深海下的洞穴:失落之河。

感到向往嗎?確實(shí)有點(diǎn)向往,畢竟并非每個(gè)人都有機(jī)會(huì)乘坐上最先進(jìn)的深潛器,真正親身去體驗(yàn)海底2000米深處的隱秘世界。

圖注:失落之河中的生命之樹,水下1300米

或者?也并不是沒有機(jī)會(huì)?

美編:ZYN

校對(duì):覃華清、江淑敏

來源:中科院地質(zhì)地球所


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