把朗基努斯枪扔到月球上,零号机需要多大臂力?

作者: QCD

来源: PanSci

发布日期: 2015-02-17

本文讨论了《新世纪福音战士》中零号机掷出朗基努斯枪到月球轨道的臂力计算,以及现实中EVA诞生20周年纪念活动将微缩朗基努斯枪模型投放到月球的计划。

在动画《新世纪福音战士》中,零号机最后掷出朗基努斯之枪,消灭了远在地球轨道上的使徒鸟天使(Arael,亚拉尔),但长枪也突破第一宇宙速度进入了绕月轨道无法回收。而最近,为了纪念EVA诞生20周年,官方计划将朗基努斯枪搭载于火箭上,向月球投放。但是这把真正要投放到月球上的朗基努斯枪,它只有这么大:此次EVA诞生20周年的庆祝活动,筹款1亿日元,将朗基努斯枪的微缩模型(长约24厘米)投放到月球。

所以我们还是把希望寄托在动画中比较靠谱。

那么在动画中,究竟零号机要用多大的臂力,才能将这把长枪投射到月球轨道?要计算出零号机使出的臂力,大约可以用以下的算式来表示:f=ma ,即(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:朗基努斯枪的质量、枪射出时的速度、丢枪花了多久。

由于朗基努斯枪的材质不明,形状也不固定,所以难以正确估算朗基努斯枪的质量。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3米,重22千克的朗基努斯枪复制品。假设真正的朗基努斯枪的密度近似于铁,并假设其长度约在30米左右,那么朗基努斯枪的重量大约会是十分之一大小复制品的1000倍,也就是 22000千克或22吨。换句话说,EVA随便就能扛着十几台汽车甩来甩去,完全不当一回事。

根据剧情,长枪最后抵达了“绕月轨道”,但因为没有清楚交代是距离月表多高的轨道,因此我们将目的地改成“月球轨道”,以方便计算。如果从重力势能的角度来考虑,从地表上升到月球轨道高度的过程中,枪会越来越慢,枪的动能会一路转换成重力势能。射出时需要的最小动能,会相当于地表重力势能和月球轨道重力势能的差。

从动画中来看,零号机丢枪的时候先走了两步然后才右臂发力把枪丢出去,丢枪的动作大约进行了4帧。

以每秒12帧来算,也就是 1/3 秒。得到以上数字后,我们不需借用超级电脑MAGI,也能估算出零号机掷出朗基努斯枪所需的臂力有多大。根据一开始我们提到的加速度公式:f=ma ,即(枪的质量)×(枪的速度/将枪加速的时间)=22000×(11093/0.3333)= 732211221(N)。有此等威力,难怪可以轻松的拿着几十台车甩来甩去。

人类史上最强的土星5号运载火箭,最强推力也不过 34000000 牛顿。

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”,不然就还需要考虑走哪条转移轨道,甚至是进入月球轨道时还要主动减速之类的问题。而一旦开始考虑朗基努斯枪本身的推力,那整个计算会变得没有基准点可以用。

朗基努斯枪可是能够凭一己之力,在30秒内从月球表面回到地球,而且还能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,对朗基努斯枪来说,应该也不过只是一块蛋糕或一块豆腐吧。

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