現(xiàn)代軍事武器

黎超雄

據(jù)美國中央情報局透露，中國和俄羅斯就聯(lián)合研制隱形戰(zhàn)斗機、隱形轟炸機、新型預警機、新型相控陣雷達、反衛(wèi)星導彈、電磁炮和高能激光武器等七種尖端武器達成協(xié)議。中情局認為中國和俄羅斯將在蘇-47金雕的基礎(chǔ)上聯(lián)合研制隱形戰(zhàn)斗機。在隱形轟炸機方面則將以中國的轟八項目為基礎(chǔ)進行合作。新型預警機和新型相控陣雷達則是全新的聯(lián)合研發(fā)項目。反衛(wèi)星導彈、電磁炮和高能激光武器方面中俄各有所長，主要進行技術(shù)交換，再聯(lián)合研發(fā)。俄羅斯的優(yōu)勢是有雄厚的技術(shù)儲備和豐富的實驗數(shù)據(jù)，但資金短缺，而且技術(shù)發(fā)展緩慢。中國的特點是技術(shù)發(fā)展快，資金充足，很有中國特色，在某些方面已經(jīng)領(lǐng)先于俄羅斯，但技術(shù)不系統(tǒng)，不全面，具備點的突破，卻沒有實現(xiàn)面的跨越。

而幾百年以來，在科幻作品中出現(xiàn)的那些神秘的光學武器、聲波武器、電磁武器以及核武器等，如今都已紛紛問世。這些高精尖端的現(xiàn)代化軍事武器，都與物理學密切相關(guān)。

一、聲波武器

次聲武器是利用機械縱波，頻率低于20 Hz以及和人體器官固有頻率相近的次聲波與人體器官發(fā)生共振，導致器官變形、移位、甚至破裂，以達到殺傷目的的武器。其特點是：突襲性、作用距離遠、穿透力強、無環(huán)境污染。

次聲武器大體可分為兩類：（1）“神經(jīng)型”次聲武器。次聲頻率和人腦“阿爾法節(jié)律”（8～12 Hz）很接近，所以次聲波作用于人體時要刺激人的大腦，引起共振，對人的心理和意識產(chǎn)生一定影響：輕者感覺不適，注意力下降，情緒不安，導致頭昏、惡心；嚴重時使人神經(jīng)錯亂，癲狂不止，休克昏厥，喪失思維能力。（2）“器官型”次聲武器。當次聲波頻率和人體內(nèi)臟器官的固有頻率（4～18 Hz）相近時，會引起人的五臟六腑產(chǎn)生強烈共振。輕者肌肉痙攣，全身顫抖，呼吸困難；重者血管破裂，內(nèi)臟損傷，迅速死亡。

1. 人體內(nèi)部器官的固有頻率為8～12Hz。1986年，法國次聲波實驗室發(fā)生次聲波泄漏，造成30多名在田間勞作的農(nóng)民突然死亡，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的主要原因是（）

A. 次聲波傳播的速度快

B. 次聲波頻率與人體內(nèi)部器官固有頻率相同，由于共振造成器官受損而死亡

C. 次聲波的能量比其他聲波的能量高，對人體傷害大

D. 次聲波穿透能力強，穿過人體時造成傷害

二、電磁武器

電磁武器是根據(jù)電磁波輻射會對人體造成損傷這一物理原理研制而成的。目前研制的電磁武器有微波波束武器和電磁脈沖武器兩類。微波波束武器是指利用定向輻射的高功率微波波束來殺傷、破壞目標的武器。由于這類武器的技術(shù)復雜，目前還沒達到實用階段。電磁脈沖武器是一種利用強電磁脈沖摧毀襲擊導彈或破壞雷達、通信系統(tǒng)和武器系統(tǒng)中電子設(shè)備或擾亂人的大腦神經(jīng)系統(tǒng)，使人暫時失去知覺的武器。電磁脈沖武器爆炸時發(fā)出能量高達數(shù)百萬瓦的電磁脈沖，其頻域?qū)?，從極低頻到超高頻，因此可破壞大范圍內(nèi)一切正在使用的軍用和民用電子、信息、通信系統(tǒng)，摧毀發(fā)射導彈的電子控制設(shè)備，癱瘓敵國的電力輸送網(wǎng)、通信網(wǎng)、電視網(wǎng)等，破壞民眾正常的生產(chǎn)和生活。

2. 1961年10月，前蘇聯(lián)在新地島上空35 km處進行空爆核試驗，不料氫彈不僅毀滅了爆心附近的一切，還對數(shù)千千米范圍內(nèi)的電子系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊，蘇軍地面的防空雷達被燒壞，無法探測空中的飛行目標；數(shù)千千米長的通信中斷，部隊1個多小時處于無法指揮狀態(tài)。無獨有偶，1962年，美國在太平洋的約翰斯頓島上空進行空爆核試驗后，距約翰斯頓島1 400 km之遙的檀香山卻陷入一片混亂：防盜報警器響個不停，街燈熄滅，動力設(shè)備上的繼電器一個個被燒毀……當時人們并不能解開這個謎。后來經(jīng)過幾年的研究，才發(fā)現(xiàn)這是氫彈爆炸所產(chǎn)生的電磁脈沖造成的惡果。若一枚原始脈沖波功率為10 kMW，頻率為5 kMHz的氫彈在1 000 m的高空爆炸，它將使方圓400～500 m2地面范圍內(nèi)的電場強度達到每米數(shù)千伏，使得電網(wǎng)設(shè)備、通信設(shè)施和計算機中硬盤與軟件均遭到破壞，則這是由于（）

A. 電磁脈沖引起電磁感應現(xiàn)象

B. 電磁脈沖產(chǎn)生動能

C. 電磁脈沖產(chǎn)生高溫

D. 電磁脈沖產(chǎn)生強光

三、激光武器

由于激光具有方向性好、單色性好、亮度高、相干性好等特征，其在軍事上的應用很廣泛。激光武器是一種利用沿一定方向發(fā)射的激光束直接攻擊目標的定向武器，其主要特點有：①反應時間短、照射速度快、命中精度高。激光武器的照射速度極快，可達每秒3×105 km，比普通槍彈速度要快40萬倍，比導彈的速度快10萬倍，所以無需計算提前量，只要瞄準便可百發(fā)百中，指哪打哪，命中率極高。②輻射強度高，摧毀威力大。激光武器以強激光照射，通過燒蝕、氣化武器裝備的外殼來造成人員傷亡或電路故障。③沒有后坐力。④無污染，抗電磁干擾能力強。激光在軍事與國防上的應用主要有激光測距、激光雷達、激光制導和激光模擬等技術(shù)。

3. 激光雷達的研發(fā)早在上個世紀的七十年代就開始了，在軍事上用于對各種飛行目標軌跡的測量。假如某雷達工作時，發(fā)射電磁波的波長λ=20 cm，每秒鐘脈沖數(shù)n=5 000，每個脈沖持續(xù)時間t=0.02 μs，試求電磁波的振蕩頻率是多少？最大的偵察距離是多少？

四、核武器

核武器是利用原子核反應瞬間釋放出巨大的能量而起殺傷作用的武器。原子彈、氫彈、中子彈等統(tǒng)稱核武器。核武器的爆炸方式有空中爆炸、地面爆炸。不同的爆炸方式，其殺傷破壞效果是不同的。其共同特點是依次出現(xiàn)閃光、火球、塵柱、蘑菇狀煙云?？毡臍茐奶攸c是：殺傷地面人員，破壞地面目標及工礦、交通樞紐和城市建筑等，并形成一定的放射性沾染。地爆的殺傷破壞特點是：破壞地面或地下的堅固目標，殺傷工事內(nèi)人員，造成嚴重的放射性沾染。

1. 原子彈

原子彈是以重核鈾或钚裂變的核彈。原子彈的原理是核裂變鏈式反應，由中子轟擊鈾235或钚239，使其原子核裂開產(chǎn)生能量，包括沖擊波、瞬間核輻射、電磁脈沖干擾、核污染、光輻射等殺傷作用。

2. 氫彈

氫彈是核裂變加核聚變，即由原子彈引爆氫彈，原子彈放出來的高能中子與氘化鋰反應生成氚，氚和氘聚合產(chǎn)生能量。氫彈爆炸實際上是原子彈和氫彈兩顆核彈爆炸，所以氫彈的威力比原子彈更大，若裝載同樣多的核燃料，氫彈的威力是原子彈的4倍以上。

4. 1945年8月6日早上8點15分，美國在日本廣島上空拋下了一枚原子彈，原子彈的爆炸造成廣島市十幾萬居民死亡，都市遭到毀滅性打擊。這是人類歷史上第一個遭受核武器襲擊的都市。假設(shè)落在日本廣島上的原子彈相當于2萬噸TNT炸藥，其能量約為8.4×1013 J，則有多少個23592 U原子進行分裂？如果一個鈾23592 U原子核分裂時所產(chǎn)生的能量是200 MeV，該原子彈中含23592 U的質(zhì)量最小限度為多少？

5. 1960年12月我國開始對氫彈進行理論研究，1964年10月開始技術(shù)研究，1966年12月完成氫彈裝置制造，1966年12月28日12時，在新疆羅布泊核試驗場進行了第一次低威力氫彈試驗。試驗安排了47個測量項目，還有81個效應試驗項目，主要試驗有動物、飛機洞庫、導彈發(fā)射豎井、快艇掩蔽部、地下鐵道、水壩坑道等模擬工事及各種武器裝備。試驗獲得圓滿成功，使中國成為繼美國、蘇聯(lián)、英國之后世界上第四個掌握氫彈研制技術(shù)的國家。如果已知氘核21H的質(zhì)量為2.013 6 u，氚核31H的質(zhì)量為3.016 6 u，氦核42He 的質(zhì)量為4.002 6 u，中子的質(zhì)量為1.008 7 u，且1 u的質(zhì)量對應的能量為931.5 MeV，試求在氫彈中當合成1 kg的氦時所放出的能量。