高考横空出世的防作弊神器“磁弹枪”,到底如何“出枪”?

作者: 中科院物理所

来源: 中科院物理所

发布日期: 2023-06-09 17:02:34

今年高考中出现的新型防作弊工具“磁弹枪”,其实是一种无线信号干扰器,用于干扰无人机的通信系统,而非真正的发射子弹。这种技术旨在保障高考的公平性,防止通过无人机进行作弊。

今年高考,在济南中学考点,一种新型防作弊黑科技横空出世:它被赋予了一个闪亮的名字:磁弹枪!据报道,该磁弹枪可以狙击黑飞无人机,用以保障高考公平。

网友们都十分好奇这种磁弹枪到底是如何使用的。实际上,这里使用的磁弹枪,是利用电磁场发射磁弹,从而击中无人机。首先,上面描述的其实更接近于电磁炮,一种通过电磁力让射弹获得极高动能的武器,它的工作原理并不难理解,与电磁相互作用有关。电磁炮根据结构的不同,可以分为磁道炮、线圈炮和重接炮,我们就用较为常见的磁道炮来举个例子。

目前,典型的磁道炮一般用于军事领域,设计目标是让出射的炮弹能量为5-50兆焦耳。

我们可以用下面的动能公式简单计算一下。为了简单起见,我们忽略电场,则带电粒子在磁场中所受洛伦兹力为:宏观状态下,弹丸受到的安培力大小为:其中,l是平行导轨之间的间距。

根据毕奥-萨法尔定律,对于恒定电流而言,激发的磁场大小是:对于载流直导线而言,根据下面的示意图积分计算:简单示意图可以得到在m处的磁场大小是:对于半无限长的平行直导线而言,可以取:对于小型磁道炮,我们简单假设导轨宽度不大,磁场可以看作是两根电流相反的半无限长的平行直导线的叠加,则简单看成匀强磁场得到:其中,l就是两轨道之间的间距,μ0是真空磁导率,其值为μ0=4π×10-7牛顿/安培2。

简单化简可以得到:也就是说,1000安培的电流只能产生0.1N的力,如果要能够把弹丸加速到千米每秒的量级,所加电流可能要达到百万安培量级,发电功率高达几十兆瓦甚至上百兆瓦,这几乎是中容量火力发电厂的发电功率!

因此,不论怎么看,使用类似CS/LW21的电磁枪去防止高考无人机作弊,都显得不是很合理,也不符合我们维护高考秩序的初衷。所谓的磁弹枪,并不是真的有子弹发射出来,而是一种无线信号干扰器。

我们来简单了解一下无人机的无线通信系统:首先,由发射机将数据经过一系列的编码和调制,接着,通以电磁波的形式向信道中辐射传输,最后,由接收机接收发射机发出的对应电磁信号。不难看出,如果在开放的信道中对传出的信号进行人为干预,就有机会实现反制无人机。

除了磁弹枪,这几年高考中,还运用到了各种黑科技,例如:高考巡逻机器人。

图中的高考巡逻机器人,综合应用了生物识别和大数据分析,我们只需要向它的处理端上传以往各种考试作弊的监控视频,它就能自动解码分析,一旦在考场内检测出相似的疑似作弊行为,就会自动触发警报。在某些高考重要考点的路口,还安装了“猎音”系统,也就是声呐定位系统,通过声学追踪定位那些在考场附近狂按喇叭或者极速飙车的汽车和摩托车,在第一时间精准定位,从而及时处理,确保不影响考生考试。

当然啦,不论是哪种黑科技,最终目的都是为了给万千学子保驾护航。在此,我们也衷心祝愿各位学子:十年寒窗,盼前程似锦,百日苦战,必金榜题名!

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