现代军事武器

黎超雄

据美国中央情报局透露，中国和俄罗斯就联合研制隐形战斗机、隐形轰炸机、新型预警机、新型相控阵雷达、反卫星导弹、电磁炮和高能激光武器等七种尖端武器达成协议。中情局认为中国和俄罗斯将在苏-47金雕的基础上联合研制隐形战斗机。在隐形轰炸机方面则将以中国的轰八项目为基础进行合作。新型预警机和新型相控阵雷达则是全新的联合研发项目。反卫星导弹、电磁炮和高能激光武器方面中俄各有所长，主要进行技术交换，再联合研发。俄罗斯的优势是有雄厚的技术储备和丰富的实验数据，但资金短缺，而且技术发展缓慢。中国的特点是技术发展快，资金充足，很有中国特色，在某些方面已经领先于俄罗斯，但技术不系统，不全面，具备点的突破，却没有实现面的跨越。

而几百年以来，在科幻作品中出现的那些神秘的光学武器、声波武器、电磁武器以及核武器等，如今都已纷纷问世。这些高精尖端的现代化军事武器，都与物理学密切相关。

一、声波武器

次声武器是利用机械纵波，频率低于20 Hz以及和人体器官固有频率相近的次声波与人体器官发生共振，导致器官变形、移位、甚至破裂，以达到杀伤目的的武器。其特点是：突袭性、作用距离远、穿透力强、无环境污染。

次声武器大体可分为两类：（1）“神经型”次声武器。次声频率和人脑“阿尔法节律”（8～12 Hz）很接近，所以次声波作用于人体时要刺激人的大脑，引起共振，对人的心理和意识产生一定影响：轻者感觉不适，注意力下降，情绪不安，导致头昏、恶心；严重时使人神经错乱，癫狂不止，休克昏厥，丧失思维能力。（2）“器官型”次声武器。当次声波频率和人体内脏器官的固有频率（4～18 Hz）相近时，会引起人的五脏六腑产生强烈共振。轻者肌肉痉挛，全身颤抖，呼吸困难；重者血管破裂，内脏损伤，迅速死亡。

1. 人体内部器官的固有频率为8～12Hz。1986年，法国次声波实验室发生次声波泄漏，造成30多名在田间劳作的农民突然死亡，出现这一现象的主要原因是（）

A. 次声波传播的速度快

B. 次声波频率与人体内部器官固有频率相同，由于共振造成器官受损而死亡

C. 次声波的能量比其他声波的能量高，对人体伤害大

D. 次声波穿透能力强，穿过人体时造成伤害

二、电磁武器

电磁武器是根据电磁波辐射会对人体造成损伤这一物理原理研制而成的。目前研制的电磁武器有微波波束武器和电磁脉冲武器两类。微波波束武器是指利用定向辐射的高功率微波波束来杀伤、破坏目标的武器。由于这类武器的技术复杂，目前还没达到实用阶段。电磁脉冲武器是一种利用强电磁脉冲摧毁袭击导弹或破坏雷达、通信系统和武器系统中电子设备或扰乱人的大脑神经系统，使人暂时失去知觉的武器。电磁脉冲武器爆炸时发出能量高达数百万瓦的电磁脉冲，其频域宽，从极低频到超高频，因此可破坏大范围内一切正在使用的军用和民用电子、信息、通信系统，摧毁发射导弹的电子控制设备，瘫痪敌国的电力输送网、通信网、电视网等，破坏民众正常的生产和生活。

2. 1961年10月，前苏联在新地岛上空35 km处进行空爆核试验，不料氢弹不仅毁灭了爆心附近的一切，还对数千千米范围内的电子系统产生冲击，苏军地面的防空雷达被烧坏，无法探测空中的飞行目标；数千千米长的通信中断，部队1个多小时处于无法指挥状态。无独有偶，1962年，美国在太平洋的约翰斯顿岛上空进行空爆核试验后，距约翰斯顿岛1 400 km之遥的檀香山却陷入一片混乱：防盗报警器响个不停，街灯熄灭，动力设备上的继电器一个个被烧毁……当时人们并不能解开这个谜。后来经过几年的研究，才发现这是氢弹爆炸所产生的电磁脉冲造成的恶果。若一枚原始脉冲波功率为10 kMW，频率为5 kMHz的氢弹在1 000 m的高空爆炸，它将使方圆400～500 m2地面范围内的电场强度达到每米数千伏，使得电网设备、通信设施和计算机中硬盘与软件均遭到破坏，则这是由于（）

A. 电磁脉冲引起电磁感应现象

B. 电磁脉冲产生动能

C. 电磁脉冲产生高温

D. 电磁脉冲产生强光

三、激光武器

由于激光具有方向性好、单色性好、亮度高、相干性好等特征，其在军事上的应用很广泛。激光武器是一种利用沿一定方向发射的激光束直接攻击目标的定向武器，其主要特点有：①反应时间短、照射速度快、命中精度高。激光武器的照射速度极快，可达每秒3×105 km，比普通枪弹速度要快40万倍，比导弹的速度快10万倍，所以无需计算提前量，只要瞄准便可百发百中，指哪打哪，命中率极高。②辐射强度高，摧毁威力大。激光武器以强激光照射，通过烧蚀、气化武器装备的外壳来造成人员伤亡或电路故障。③没有后坐力。④无污染，抗电磁干扰能力强。激光在军事与国防上的应用主要有激光测距、激光雷达、激光制导和激光模拟等技术。

3. 激光雷达的研发早在上个世纪的七十年代就开始了，在军事上用于对各种飞行目标轨迹的测量。假如某雷达工作时，发射电磁波的波长λ=20 cm，每秒钟脉冲数n=5 000，每个脉冲持续时间t=0.02 μs，试求电磁波的振荡频率是多少？最大的侦察距离是多少？

四、核武器

核武器是利用原子核反应瞬间释放出巨大的能量而起杀伤作用的武器。原子弹、氢弹、中子弹等统称核武器。核武器的爆炸方式有空中爆炸、地面爆炸。不同的爆炸方式，其杀伤破坏效果是不同的。其共同特点是依次出现闪光、火球、尘柱、蘑菇状烟云。空爆的杀伤破坏特点是：杀伤地面人员，破坏地面目标及工矿、交通枢纽和城市建筑等，并形成一定的放射性沾染。地爆的杀伤破坏特点是：破坏地面或地下的坚固目标，杀伤工事内人员，造成严重的放射性沾染。

1. 原子弹

原子弹是以重核铀或钚裂变的核弹。原子弹的原理是核裂变链式反应，由中子轰击铀235或钚239，使其原子核裂开产生能量，包括冲击波、瞬间核辐射、电磁脉冲干扰、核污染、光辐射等杀伤作用。

2. 氢弹

氢弹是核裂变加核聚变，即由原子弹引爆氢弹，原子弹放出来的高能中子与氘化锂反应生成氚，氚和氘聚合产生能量。氢弹爆炸实际上是原子弹和氢弹两颗核弹爆炸，所以氢弹的威力比原子弹更大，若装载同样多的核燃料，氢弹的威力是原子弹的4倍以上。

4. 1945年8月6日早上8点15分，美国在日本广岛上空抛下了一枚原子弹，原子弹的爆炸造成广岛市十几万居民死亡，都市遭到毁灭性打击。这是人类历史上第一个遭受核武器袭击的都市。假设落在日本广岛上的原子弹相当于2万吨TNT炸药，其能量约为8.4×1013 J，则有多少个23592 U原子进行分裂？如果一个铀23592 U原子核分裂时所产生的能量是200 MeV，该原子弹中含23592 U的质量最小限度为多少？

5. 1960年12月我国开始对氢弹进行理论研究，1964年10月开始技术研究，1966年12月完成氢弹装置制造，1966年12月28日12时，在新疆罗布泊核试验场进行了第一次低威力氢弹试验。试验安排了47个测量项目，还有81个效应试验项目，主要试验有动物、飞机洞库、导弹发射竖井、快艇掩蔽部、地下铁道、水坝坑道等模拟工事及各种武器装备。试验获得圆满成功，使中国成为继美国、苏联、英国之后世界上第四个掌握氢弹研制技术的国家。如果已知氘核21H的质量为2.013 6 u，氚核31H的质量为3.016 6 u，氦核42He 的质量为4.002 6 u，中子的质量为1.008 7 u，且1 u的质量对应的能量为931.5 MeV，试求在氢弹中当合成1 kg的氦时所放出的能量。