太空军的武器都有哪些？

谈起未来战争，许多人很自然地联想到太空，进而联想到太空上的各色武器，包括强功率激光和粒子束武器，还有传说中的10万支“上帝之杖”。毕竟美国的太空军已经正式成立，有了太空军，没有太空武器肯定不行。

美国成立太空军

对于在外太空部署武器，国际上1967年有一个条约叫《外层空间条约》，这个条约规定任何国家不能把包括核武器在内的大规模毁灭性武器部署在绕地球轨道或者其它天体上，但是条约没有规定不准部署常规武器和粒子束武器。所以，美国和一些航天大国就想钻这个空子。

在冷战时期，美国人搞了个“星球大战计划”，意图利用其科技优势垄断外太空、威胁对手，同时遏制其他国家向外太空发展。这个星球大战计划主要包括防御和进攻两个部分，防御主要是指弹道导弹的防御（你打不着我），而进攻则是开发一些新概念武器居高临下打击对方，其中就包括动能轰击武器和激光武器。

“星球大战”之对地打击

老粥此前已经通过《激光武器怎样才能击落导弹和运载火箭？》一文分析了激光武器从太空打击地面目标的可行性，说明地球大气层是激光武器对地攻击的主要障碍。那么，如果不使用激光，而是通过从太空向地面发射导弹或炮弹来进行硬杀伤，其效果又会怎样呢？今天我们就来谈谈这个问题。

“上帝之杖"

动能轰击武器常被设想为一根又粗又长的金属棒，由于地球重力加速度的原因，金属棒在从太空下降过程中获得极高的速度，以“数十倍音速”轰击目标的金属棒将爆发出一枚核弹头的能量，因此这根金属棒被称为“上帝之杖”。它本身不具备放射性，也不会一次毁灭一座城市，不违反《外层空间条约》。

就这么一根普通的棍子，美国科学家们研究了几十年，最后还是不了了之。它只是更多地出现在各类科幻小说和电影里，这究竟是为什么呢？原来这”上帝之杖“并不简单。

这不是“上帝之杖”，是孙悟空的铁棒

根据2003年解密的一份《美国空军改造飞行计划》，关于动能撞击的设想大致是这样的：它大约相当于一根电线杆的大小，长6.1米，直径0.3米，由金属钨制成箭的形状；其自身质量大约为8.3吨；当将它从近地轨道的发射器上扔下时，到达地面的冲击速度将达到10马赫（3.4千米/秒）。

太空动能轰击想象图

你可能会问了，这么重的东西从那么高的太空扔下来，怎么到达地面的速度才10马赫？确实，任何在轨道上飞行的物体要想保持它的轨道高度，其切线速度必须大于等于第一宇宙速度（约7.9千米/秒），也就是超过23倍音速，怎么到了地面速度反而更低了呢？

究其原因，是空气阻力作怪。金属棒在空气中高速运动时，它会强烈压缩前方的空气从而形成激波，同时空气也会与金属棒表面剧烈摩擦形成阻力，就这样，金属棒下降的势能被大部分转化为热能散发掉，在到达地面之前金属棒会保持匀速下落，这个速度被称为“最终速度”，其计算的结果大约是10马赫。

穿甲弹超音速激波

根据动能定理：

动能定理

金属棒落地时的总动能 Ek = 8300 kg × (3400 m/s)² ÷ 2 = 47.974 × 10⁹ J

1吨TNT爆炸释放的能量相当于 4.19 × 10⁹ J

这是“上帝之杖”所能达到的最大速度，却不是科学家们想要的结果。因为它所产生的冲击能量仅相当于11.5吨TNT的爆炸破坏力，要知道当初落在广岛那颗原子弹有15000吨TNT当量，这比核弹弱多了。

有朋友可能会说，“上帝之杖”本身不是核武器，将如此巨大的破坏力集中于一点，摧毁敌方的指挥中心或关键设施应该是不费吹灰之力的。听起来很有道理：如果能做到精准打击，将钨制的“上帝之杖”捅入敌方深埋地底的指挥部，发兵于九天之上以取敌上将之首级，它起的作用岂不是比核弹要强许多。

精准打击，定点清除

那么新的问题来了：“上帝之杖”能打得准吗？

动能撞击武器最重要的是准确性

与普通炮弹或炸弹不同，动能撞击武器凭借的并不是其内部装药爆炸的力量，它是通过撞击将自身携带的动能全部转化为热能来摧毁目标。这就要求其拥有极高的准确度，因为它们的内部基本不会安装炸药。

在电磁炮问世之前，我们最常见的动能撞击武器包括普通的枪弹和脱壳穿甲弹。其中长杆式脱壳穿甲弹与科幻作家笔下的“上帝之杖”有许多相似之处，它也是完全以动能撞击方式来穿透并击毁目标的，如果打不准，它就一点用都没有。

脱壳穿甲弹

一颗携带着动能轰击器的卫星在围绕着地球的太空轨道上高速飞行，为了不掉落回地面，它需要保持7.9公里/秒的第一宇宙速度；又由于地球表层有100公里厚的稠密大气，这颗卫星不能飞得太低，否则空气的阻力会减慢它的速度，并使其很快坠毁。

国际空间站在距离地面约400公里的高度飞行，这里空气稀薄，它只需要每年做几次加速运动就可以维持自身的高度。400公里对于人类来说是相当遥远的距离，但与地球相比你就会发现这其实不算什么。

对地球而言，400公里轨道高度其实不高

与大多数近地轨道的卫星相似，国际空间站以一个51.64°的倾角绕地球飞行，每一圈的时间大约是92.68分钟，在24小时内它会绕地球飞行15.54圈。你并不总能在地面上看到它从头顶飞过，因为它的地面投影轨迹类似于一个正弦曲线。

换而言之，战机稍纵即逝，若你想最快地攻击某一处地面目标，需要在太空部署许多颗这样的卫星打击平台，这样才能保证每一个小时都会有一柄利剑高悬于目标上空。

卫星的运行轨迹

当位于太空的武器平台接收到攻击命令、定位并瞄准目标之后，它需要释放动能撞击器，也就是发射一支“上帝之杖”去攻击目标。那么问题来了，发射平台如何给撞击器向下的初速度呢？

如果武器平台只是释放“上帝之杖”，由于轨道速度相同，它们还是会一同向前飞行，撞击器并不会下降；如果武器平台向下弹射一个8吨多重的大家伙，由此带来的反作用力不仅会使平台自身发生滚转，还将使撞击器偏离方向；唯一可行的办法是给撞击器的尾端安装一枚火箭，让它推动撞击器回到地球。

如何发射？这是个科学问题

你很难保证火箭在几百公里甚至更长的距离准确的控制撞击器的飞行角度，事实上它的飞行轨迹是一条数千公里长的抛物线，由空气摩擦产生的数千摄氏度高温将熔融金属和所有传感器（钨能承受3400℃高温，传感器与控制器不能），并且在撞击器的周围包裹上一层高温等离子体，它会阻断所有通信和遥控信号（也就是飞船返回时的“黑障区”）。“上帝之杖”最终是不受控制的，没有人知道它将落到哪里。

上方平抛弧线为撞击器下降路径

一切都是浮云

经过上面的分析，你可能已经对“上帝之杖”产生了怀疑，它的杀伤力并不像科幻小说里写的那样强大，并且其准头也很差，简直就是“上帝”胡乱扔的一根棍子，打哪指哪。

为了更快速地打击目标，需要在近地轨道上部署几十套类似的发射平台，每一根金属棒都极其沉重，制造钨棒要花很多钱，用火箭将它们送上太空则要耗费更多资金，这显然不如弹道导弹来的划算。

孙子曰“驰车千驷，革车千乘，带甲十万，千里馈粮，则内外之费，宾客之用，胶漆之材，车甲之奉，日费千金，然后十万之师举矣。”打仗打的是钱粮，自古如此。当我们思考一样新式武器时，不仅要验证其科学性，还要看它能否堪用、是否划算。激光武器如此，电磁炮如此，“上帝之杖”亦如此。