《连线》杂志网站5月26日发表美国公立大学——东南路易斯安那大学物理学副教授瑞特·阿莱恩（Rhett Allain）的文章称，5月15日，美国新成立的太空军的军旗在白宫亮相。特朗普总统参加了此次揭旗仪式，并且表示美国正在研发一款新型“超级导弹”，以超过俄罗斯和中国等军事对手。

　　文章称，这款“超级导弹”的速度将会比美军现有导弹快17倍。阿莱恩写道：“我不了解火箭和导弹，但我知道基本的物理学知识。说实话，这看起来很疯狂。”美军当前的导弹中，UGM-133“三叉戟II”的速度可能是最快的。这是一种潜射导弹，末端速度为每秒约8.06千米。如果将这个速度乘以17，那么便意味着“超级导弹”的速度将达到每秒137千米。这大约是声速的400倍，即400马赫。这样一来，它可以在30秒内横穿全美，从东海岸打到西海岸。

　　首先，阿莱恩对“超级导弹”能否真正达到这个速度进行了研究。他假设这是一款弹道导弹。与整个飞行过程中都需要喷气发动机助推的巡航导弹不同，弹道导弹通过火箭发动机能够达到更快的速度。不过，火箭只能燃烧几分钟。如此一来，初始助推阶段过后，导弹便基本上成为了一个无动力的弹丸，就像子弹一样，只能在重力影响下沿弧形轨迹运动。

　　人们还可以想当然地假设，该导弹是在一个空气稀薄的高度飞行。这是因为如果空气阻力太大，任何物体都不可能在大气中达到每秒137千米的速度。那些只在大气层中飞行的导弹，即便是速度最快的MIM-104“爱国者”导弹，速度也只有5马赫。所以，如果美国想制造一款超级快的导弹，就必须让它在太空中飞行。

　　阿莱恩表示，人们需要从两个方面来塑造这款新型快速导弹。第一是更好的名字。阿莱恩觉得“超级导弹”这个名字太傻，他自己给它取了个新名字“变焦矛I”（Zoom Spear I）。第二则是质量（mass）。导弹的大部分质量都在它的燃料中。如果你想让导弹飞得更快，那么就需要更多的燃料，而这将增加导弹的质量。

　　在大多数火箭上，有效载荷占运载火箭总质量的比率为2%到5%；这个比率被称作“有效载重量与车重之比”（payload fraction）。假设UGM-133“三叉戟II”导弹的质量是59000千克，有效载荷所占比率为5%，那么它的有效载荷质量约为3000千克。如果要像“三叉戟II”导弹那样，在携带有效载荷的情况下，以8.06千米/秒的速度移动，那么便需要有足够多的动能以达到那样快的速度。

　　动能与有效载荷的质量和速度有关。根据上面的动能公式计算，1/2 × 3000× 8060²=97,445,400,000，也就是说，“三叉戟II”导弹在搭载3000千克有效载荷、以8060米/秒的速度飞行时，所需要的能量约为970亿焦耳。这些能量相当于23吨TNT炸药。

　　以此类推，假设“变焦矛I”导弹的有效载荷和“三叉戟II”导弹一样，也是3000千克，但它的速度为后者的17倍，所以它将需要更多的能量，这是因为动能取决于速度的平方。再按照动能公式计算，这次的结果为28,161,720,600,000，约281617亿焦耳，这么多的能量让人感觉荒谬。

　　假设“变焦矛I”导弹使用和“三叉戟II”相同种类的燃料，那么能量密度（单位体积能量）也会是一样的。“三叉戟II”导弹的长度为45英尺（约13.7米），按照“变焦矛I”导弹所需能量是“三叉戟II”的289倍（也就是17的平方）计算，“变焦矛I”就会变成巨大的导弹。

　　更糟糕的是，燃料质量的增加意味着你需要更多燃料来推动额外的质量。于是，这就变成了一个不断循环直至失控的问题——携带更多燃料意味着你需要携带甚至更多的燃料。这就是诸如“土星五号”等火箭会变得这么大的原因所在。

　　不过，美军可能会为新导弹发明新的飞行方式。这是有可能的，至于能不能达到这么快的速度，人们只能拭目以待了。

　　其次，阿莱恩还研究了“超级导弹”是否会降落的问题。他以抛棒球为例进行了说明。阿莱恩说：“假设我拿起一个棒球，以10米/秒的初始速度向上扔。棒球在上升的过程中，会因为向下引力的影响而逐渐减速。最终，它会到达一个最大高度，然后回落。以这个速度计算，它所达到的最大高度为5米。如果我把初速度加倍，那么棒球会在下落之前飞行20米。我扔得越快，它飞得越高。所以，如果我扔得非常快，让它的初速度达到4000米/秒，那么如果忽略空气阻力，这个棒球会达到816千米的高度。”

　　“然而，这是错误的。这个假设有一个前提，即引力是一个常数。而实际上，当棒球离地心越远，它所受到的引力也就越小。考虑到这一点，棒球将实际达到934千米的高度。鉴于引力随着距离的增加而减小，所以当你以一定速度将球扔出时，它就永远回不来了。这叫做逃逸速度。你可以通过能量守恒定律来计算逃逸速度。逃逸速度公式如下所示：

　　在这个公式中，G代表万有引力常数，它的值为6.67 x 10-11 N×m2 / kg2，ME代表地球的质量(5.972 x 1024千克)，R是地球的半径(6.37 x 106米)。把这些数值代入公式，可以得出地球的逃逸速度为11千米/ 秒。这个速度低于专家们对‘超级导弹’速度的最低估计。”

　　“现在，如果新导弹是某种巡航导弹，那么它仍然可以工作——假设它有可能达到如此疯狂的巡航速度；但我对此表示怀疑，因为它仍然需要更多燃料以维持整个飞行过程中的推进。不过，你好歹可以利用推力把导弹推回到地面上，让它击中目标。

　　不过，如果新导弹是弹道导弹，那么就有麻烦了。 ‘弹道’在一定程度上意味着，导弹会在重力的影响下飞行。但是如果新导弹以这么快的速度飞行，它将永远无法回到地面上——它甚至不能形成一个完整的轨道。”

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