标枪出手速度要达到多少(投上月球需要多大的臂力)

在《新世纪福音战士》中,零号机最后掷出朗基奴斯之枪,消灭了远在地球轨道上的使徒「亚拉尔」(Arael,アラエル),但长枪也突破第一宇宙速度进入了绕月轨道无法回收。

究竟零号机要使出多大的臂力,才能将这把长枪投射到月球轨道?

标枪出手速度要达到多少(投上月球需要多大的臂力)(1)

要计算出零号机使出的臂力,大约可以用以下的式子来表示:

f = ma :(枪的质量) × (枪的速度/将枪加速的时间)

换言之,我们需要知道几项数据:

隆基努斯之枪的质量,枪射出时的速度,丢枪花了多久,朗基努斯之枪的重量

由于朗基努斯之枪的材质不明,形状也不固定,所以难以正确估算隆基努斯之枪的质量。

不过日本刀匠三上贞直与弟子桥本昭一曾经打造过长度约三公尺,重量22 公斤的隆基努斯之枪复制品。

假设真正的隆基努斯之枪的密度近似于铁,并假设长度约在三十公尺左右,那么朗基努斯之枪的重量大约会是十分之一大小复制品的一千倍,也就是22000 公斤或22 公吨。

已知:

重力位能可以用 -(GMm)/r 计算

(G:重力常数,M:地球质量,m:隆基努斯之枪的质量,r:距离地心的距离)

动能是 (mv^2)/2

(m:隆基努斯之枪的质量,v:速度)

地球半径约为6400 公里(6.4×106 公尺)

月球轨道半径约为40 万公里(4×108 公尺)

重力常数为 6.67×10-11

地球质量约为 6×1024 公斤

所以

损失的动能= 月球轨道重力位能– 地表重力位能

(22000 × v^2)/2 = [-(6.67×10-11 × 6×1024 × 22000)/4×108] – [-(6.67×10-11 × 6×1024 × 22000)/6.46×106 ]

v = 11093 (M/s)

也就是枪的速度至少为每秒11.1 公里!

而逃离地球引力圈需要的速度(第二宇宙速度)约为每秒11.2 公里。只能感叹当初如果零号机再丢稍微用力一点点,或是稍微丢偏一点,隆基努斯之枪就可能跟地球直接掰掰sayonara forever,那也就不会有后来第三次冲击全人类死光光的惨剧了,造化弄人…

当然啦,这边假设AT 力场可以让枪无视穿过空气跟使徒的身体的时候碰到的阻力。不然三十马赫的东西在都市里面飞,超音速震波恐怕会在使徒来袭或第三次冲击之前先把第三新东京市的市民给杀光。

丢枪花了多久

动画表现来说,零号机丢枪的时候先走了两步然后才右臂出力把枪丢出去,丢枪的动作大约进行了四个画格。以一秒12 个画格来算,也就是1/3 秒。

标枪出手速度要达到多少(投上月球需要多大的臂力)(2)

零号机的臂力

得到以上的数字以后,不需借用超级电脑MAGI也能估算出零号机掷出长枪所需的臂力有多大:

f = ma = (枪的质量) × (枪的速度/将枪加速的时间)

= 22000 × (11093/0.3333)

= 732,211,221 牛顿

有此等威力,难怪可以轻松的拿着几十台车甩来甩去。人类史上最强的农神五号火箭,最强推力也不过34,000,000 牛顿,如果这个威力直接拿来打使徒的脸,这应该会是比无敌铁金刚的火箭拳更道地的火箭拳。

回头想想,干脆直接拿EVA 来发射卫星好了。卫星发射的成本大概需要数千万美元,一个早上往太空丢个一百颗球就是数十亿美金进帐。也难怪Nerv 从不缺钱,让EVA 轮班工作一个礼拜赚的钱就超过中华民国政府年度预算…

写在最后

很抱歉我偷换题目,把「停留在绕月轨道」偷偷改成「抵达月球轨道的高度」。不然就会变成需要考虑走哪条转移轨道,甚至是在进入月球轨道的时候还要主动减速…之类的问题。

而一旦开始考虑隆基努斯之枪本身的推力,那整个计算会变得没有基准点可以用。隆基努斯之枪可是能够自力三十秒从月球表面回到地球,而且还在大气层中及时刹车的怪物。这推力可不是刚刚的数字可以比拟的。别说使徒了,就算来的是能够毁灭人类的小行星,对隆基努斯之枪来说应该也不过只是一块蛋糕或一块豆腐吧。

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