圖注：深海迷航早期設(shè)定圖，顯示了淺海的瑰麗風(fēng)光。

深海迷航是一款深海主題的開放世界生存游戲。游戲中的主角飛船被外星大炮擊毀，流落在一個(gè)幾乎全是海洋的外星星球上——也就是4546B星。玩家需要深入探索這片深海世界，解開水下數(shù)千米的世界中埋藏的秘密，從而逃離這里。

小編個(gè)人覺得這個(gè)游戲非常經(jīng)典。雖然已經(jīng)是6年多以前的游戲，但至今回憶起來(lái)，還是難以忘懷身處深海之下，那纏繞、溶解在一起的瑰麗和兇險(xiǎn)，那滲透、浸潤(rùn)入四肢的恐懼和刺激。這個(gè)游戲讓我們這些生活在水面之上，腳踏實(shí)地的生物，體會(huì)了一番水面之下，漂浮不定的刺激生活。

圖注：4546B星球深海中的瑰麗景象。

這次，我們來(lái)聊一聊深海迷航中，一個(gè)推動(dòng)故事劇情發(fā)展的重要建筑——外星大炮。游戲中，主角的飛船是被外星大炮打爆的。后來(lái)，前來(lái)救援主角的飛船也被外星大炮一發(fā)入魂。這個(gè)大炮威力無(wú)匹，壓倒一切——學(xué)物理的小編我，就生起了興趣——外星大炮的威力到底有多大？

圖注：經(jīng)典場(chǎng)景：外星大炮一發(fā)打爆陽(yáng)光號(hào)救援飛船。

當(dāng)然，不能跟游戲太較真。所以這次，我們不打算求出外星大炮一發(fā)炮彈的具體能量值，我們將會(huì)通過對(duì)比，確定它能量的上限和下限——一起來(lái)推導(dǎo)一下吧！

圖注：危機(jī)四伏的外星海底火山區(qū)域

一、 以子之矛，攻彼之盾

首先我們計(jì)算外星大炮的攻擊力下限。大炮一擊就打碎了陽(yáng)光號(hào)的防護(hù)盾和船體，導(dǎo)致其在空中解體，粉身碎骨。因此，外星大炮至少可以擊穿陽(yáng)光號(hào)的護(hù)盾。我們并不知道陽(yáng)光號(hào)的護(hù)盾到底有多大的強(qiáng)度，但是我們有另一個(gè)可以參考的飛行器——海王星號(hào)逃逸火箭。

圖注：海王星號(hào)逃逸火箭的藝術(shù)概念圖。玩家搭乘海王星逃離4546B，就是游戲通關(guān)的標(biāo)志。

海王星號(hào)逃逸火箭上安裝了一套護(hù)盾模組，我們可以利用這個(gè)護(hù)盾的強(qiáng)度，來(lái)大致推測(cè)陽(yáng)光號(hào)的護(hù)盾強(qiáng)度——畢竟這些護(hù)盾都是游戲中的黑心企業(yè)Alterra生產(chǎn)的，具有一定的可比性。

圖注：考慮到海王星號(hào)可以直接從獨(dú)眼巨人號(hào)潛水艇上直接拆二手護(hù)盾模塊來(lái)使用，有理由相信Alterra公司的所有飛船都用同一種護(hù)盾。

海王星號(hào)在結(jié)尾動(dòng)畫中，直沖云霄，然后撞上了之前被轟碎的陽(yáng)光號(hào)和極光號(hào)殘留在近地軌道上的太空垃圾——它的護(hù)盾救了主角一命，非常極限地扛住了太空垃圾的撞擊。

所以說(shuō)，軌道中的太空垃圾，與海王星號(hào)相互撞擊的能量，就是這套護(hù)盾所能夠承受的極限攻擊力，也可以看作是外星大炮所需的攻擊力的下限。

圖注：外星海底的樹珊瑚組成的“蘑菇森林”

大體上，軌道上的太空垃圾以圓周運(yùn)動(dòng)環(huán)繞著4546B行星飛行，方向?yàn)閳A周的切向；而海王星號(hào)升空的方向則是豎直向上，沿圓周的徑向，與太空垃圾運(yùn)動(dòng)方向垂直。所以，撞擊瞬間的合速度，是兩者速度的平方和的平方根，即：

火箭的速度我們可以通過升空時(shí)間來(lái)推算——考慮到4546B在設(shè)定上比地球小，我們認(rèn)為其大氣層只有70km厚。

如圖，游戲中，火箭升空到碎片區(qū)域一共用了21秒，那么，撞擊前火箭的速度大約是6667m/s。

地球近地軌道的軌道速度多種多樣，取決于飛行器具體的軌道參數(shù)。但大體上，可以用下面的公式來(lái)估算：

其中G是萬(wàn)有引力常量，M是中心天體的質(zhì)量，h是飛行器當(dāng)前軌道高度，Re是地球半徑，a是飛行器軌道半長(zhǎng)軸。一般來(lái)說(shuō)，像國(guó)際空間站這種軌道高度約400km的飛行器，其軌道速度大約是7600m/s。游戲設(shè)定中說(shuō)，4546B比地球要小，那我們就算它5000m/s吧。

圖注：4546B與它那大的離譜的月亮。

如果認(rèn)為當(dāng)時(shí)撞上來(lái)的太空垃圾是100kg，那么，第一次撞擊的能量大約是35億焦耳——大概是一噸TNT炸藥，在不到一秒的瞬間，將全部能量集中釋放到海王星飛船護(hù)盾上不到一平方米的地方。

圖注：海王星號(hào)驚險(xiǎn)通過太空垃圾區(qū)域，發(fā)射成功

值得說(shuō)明的是，我們的計(jì)算不準(zhǔn)確——任何一個(gè)合格的高中生都能夠發(fā)現(xiàn)，我們忽略了動(dòng)量交換，直接采用了完全非彈性碰撞的計(jì)算方法，這是不科學(xué)的。

圖注：海藻在水中油油地招搖

每秒每平方米35億焦耳的能量都沒能完全打破海王星的護(hù)盾，外星大炮的能量射流（應(yīng)該是等離子體射流）輕而易舉地就撕碎了它。所以，外星大炮的能量等級(jí)至少是50億焦耳每秒每平方米。

假設(shè)外星大炮的射流截面積大約是40平方米，單次發(fā)射持續(xù)了3秒時(shí)間，那外星大炮的炮口能量就至少達(dá)到了600G焦耳，大約150噸TNT集中在一個(gè)小房間里爆炸，非?？植馈?/p>

圖注：4546B上被有浮力的海洋生物托舉起來(lái)的浮島

所以我們計(jì)算出了外星大炮威力的下限——600G焦耳。

二、 流金鑠石，削鐵如泥

圖注：數(shù)千米深的深海中，漆黑陰暗，危機(jī)四伏

大家回想一下，外星大炮雖然輕易擊毀了陽(yáng)光號(hào)飛船，但并沒有將他蒸發(fā)為灰燼。所以我們現(xiàn)在假設(shè)——假如要將陽(yáng)光號(hào)這么大的一坨鐵，完全融化為鐵水，需要多少能量？

圖注：陽(yáng)光號(hào)（Sunbeam）的藝術(shù)設(shè)定圖

游戲中并沒有給出陽(yáng)光號(hào)的具體尺寸。不過，考慮到他是一艘乘員6人的小型公務(wù)船，其長(zhǎng)度應(yīng)大致在100米左右，截面半徑約10米左右。這樣一來(lái)，體積大約是3萬(wàn)立方米。

圖注：庫(kù)什區(qū)。4546B上的特殊植物，庫(kù)什，是主要的淡水來(lái)源。

既然是飛船，材料的熱性能肯定比鐵好。鐵的熔化熱是450kJ/kg，即熔化1kg鐵大約需要450kJ熱量。假設(shè)要熔化這艘飛船，相當(dāng)于熔化3000噸鐵——那么，需要的能量就是1350GJ。

圖注：小編我當(dāng)年的光輝事跡——在海底最深處的海龍身邊，修建一座觀景臺(tái)，看它表演噴火球。

在游戲中，外星大炮一共發(fā)射了三秒鐘，其中前兩秒就將陽(yáng)光號(hào)完全摧毀，第三秒基本上是個(gè)余波，用于確認(rèn)擊殺。所以外星大炮的威力上限，大約是2000GJ。

那么，我們來(lái)總結(jié)一下——外星大炮的威力，可能介于600GJ到2000GJ之間，這是人類目前的槍和炮都遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的能量層級(jí)——只有氫彈可以與之相較高下。

圖注：墜落在這樣的世界，眼前是無(wú)盡的海洋，舉目無(wú)親；身周是陌生的水下叢林，危機(jī)四伏；遠(yuǎn)方還有神秘外星人的大炮時(shí)刻威脅著生存。

感到恐怖嗎？其實(shí)并不恐怖，畢竟，地球周圍環(huán)繞的太空垃圾，某種程度上也可以達(dá)到相似的殺傷效果——所以保護(hù)臨近空間安全刻不容緩。

圖注：4546B深海下的洞穴：失落之河。

感到向往嗎？確實(shí)有點(diǎn)向往，畢竟并非每個(gè)人都有機(jī)會(huì)乘坐上最先進(jìn)的深潛器，真正親身去體驗(yàn)海底2000米深處的隱秘世界。

圖注：失落之河中的生命之樹，水下1300米

或者？也并不是沒有機(jī)會(huì)？

美編：ZYN

校對(duì)：覃華清、江淑敏

來(lái)源：中科院地質(zhì)地球所


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號(hào)，在對(duì)話框：
回復(fù)【最新活動(dòng)】，了解近期科普活動(dòng)
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復(fù)【研學(xué)營(yíng)】，了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動(dòng)
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識(shí)】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識(shí)
回復(fù)【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動(dòng)詳情