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科学家|1957年，科学家不小心多算5万倍，创造出最快物体：核动力井盖

地球科学家核动力

科学家|1957年，科学家不小心多算5万倍，创造出最快物体：核动力井盖
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。


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