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本月行业报告公开新研究成果国际青年湖北秭归体验端午民俗

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还是读者的留言，问到了真空爆炸：“在真空状态下，冲击波表现出来的是什么样的形态”

这个问题看似简单，实则充满物理学的趣味陷阱。我们日常看到的爆炸，无论是新闻中的工业事故，还是大片里的战场镜头，几乎无一例外地都依赖一个要素：空气。那些巨大的火球、翻滚的气浪、震耳欲聋的轰鸣，其实都是在有介质——比如空气或水——的环境中才成立的。而当我们把这个问题扔进太空，答案却变得完全不同。

首先，我们要讨论什么是冲击波了。冲击波，顾名思义，是“冲击+波动”共同作用的产物。在物理上，它是一种传播速度极快的压缩波，能量在空间中以某种形式迅猛推进。但这种推进并不是“凭空发生”的，而是依赖于“介质”的存在。

在之前的文章《》其实W君已经给大家透露过一个很核心的概念——爆炸和介质中声波能量的最大上限有关。所以咱们继续99.999%的话题。

那什么是介质？简单说，就是传递能量的载体。在我们熟悉的地球环境中，空气就是最常见的介质。比如一颗炸弹在城市上空爆炸时，爆炸释放的能量首先压缩周围的空气，形成一个高压区域，这个高压就像推土机一样，以极快速度向外“推挤”更多空气层，最终形成我们听到的“轰隆”声，也就是冲击波掠过耳膜的结果。

水也是一种介质。在海下爆炸，冲击波可以传得更远、更猛烈，因为水的密度更大，分子间传递压力的效率更高。

但如果我们把场景换成外太空——也就是一个几乎完全没有分子、近乎“绝对空无”的地方——那爆炸会是什么样子？没有空气，没有水，甚至连稀薄的气体都微不足道，那么爆炸还能传播么？答案是否定的！

“介质”就像是牛顿摆中间的那几个球一样，如果去掉了之后，那么一端的球摆动的再剧烈，也不会影响到牛顿摆尽头的那个球体。

但这并不意味着在太空中引爆炸药或核弹，就像打开一瓶可乐——哧一声啥也没了。并非如此。爆炸在真空中依然释放出巨大的能量，只是以另一种形式宣泄。按照能量守恒来说，能量如果不能以一种形式进行宣泄，那么就一定会以另一种形式释放。因此在太空中爆炸没有推动空气做功形成激波的那部分能量就会以辐射、电磁波的形式进行释放，爆炸自身所发出热量和辐射要远远大于空气介质中的爆炸。

首先是热辐射。爆炸核心区域产生的高温会释放出大量的红外线、紫外线，甚至伽马射线。这种辐射不依赖介质传播，它们是电磁波，就像阳光穿过真空照射地球一样，能直接对目标造成严重烧灼和电子破坏。比如冷战时期的“StarfishPrime”高空核试验，美军在约400公里高空引爆了一颗核弹，虽然听不到声音，但结果却相当震撼——卫星失灵、通信中断、电磁脉冲甚至影响到了夏威夷。

再来是碎片与动能。炸药或弹头本身的残骸在爆炸的瞬间被加速抛射，由于没有空气阻力，这些碎片会保持原有速度在太空中“自由飞行”很久。就像发射了一堆微型子弹一样，它们在撞上目标时依然能造成强大穿透。

也别忘了等离子体喷射。在强爆炸中，气体会被瞬间加热到电离状态，形成高速喷出的等离子体流。这种喷流甚至可能对飞船或卫星造成推力干扰或电磁干扰。

所以，太空中并非没有爆炸，只是它的“表现形式”变了。你不会听到响声，不会看到大片火云，但你会遭遇“无声的烈焰”和“看不见的高速碎片”，在军事上，这比地面爆炸更难预防。

很多人总是说“炸药”是“自带氧化剂”的，因此可以在真空中爆炸，其实这种说法也不完全对，原因就是——大部分爆炸能量的都是依靠爆震波和冲击波完成传递的，而在大部分情况下最重要的就是冲击波。

有人做了个实验——真空中爆炸。咱们来说说这次实验：

作为对比实验，实验的科目很简单——一小团炸药在自然的大气压下爆炸：

这就是一次所见即所得的爆炸，你可以看到爆炸的冲击波震动周边的器材让画面出现了明显的抖动。

如果看高速摄影所呈现的效果，我们就可以明显的看到前面文章中和大家讲到的火球的出现、高温气体的等离子化以及最终爆炸的冲击波和爆炸飞溅消散等常规爆炸现象。

但如果是真空呢？

实验团队将一小包炸药放置在了真空室中：

当炸药被引爆的时候，我们可以看到炸药包中仅仅迸射出一点小火花，整个装置安然无恙。见鬼了吧？连火球都没有，爆炸就结束了。

实际上这个实验装置并没有特别严谨的制作，我们在后面说真正的真空爆炸装置。不过这个装置的确是可以模拟太空中的真空爆炸。

实验团队目前要讨论的事情就是如果一艘太空船在真空中爆炸呢？这里就有两个要点了，第一，炸药被放在飞船模型内，飞船模型内有正常大气压；第二“飞船”置于真空中，飞船的外面是没有空气的。

于是爆炸试验就是这样的效果：

不对呀，为啥整体全爆炸了？

这就是实验过程中的疏漏了，真空容器真正密封，在组装的时候漏气了，从最后的压力表，我们可以看到

爆炸之前的气压已经接近于大气压了。所以有了飞船模型外部的大气压，激波还是可以传播的，因此整个装置就全爆炸了。

在修正装置后我们可以看到预期的爆炸状态：

爆炸冲击波和高雅集中在飞船模型上，飞船模型被冲破后，大量爆炸所产生的气体喷出推动飞船模型撞向真空室外壁，但同样规模的爆炸真空室却丝毫未损。原因就是能量没有真正被传送到真空室外壁，那么这些能击碎真空室的能量哪里去了呢？其实就是发热，以光辐射的形式散发掉了，所以你会发现第二次飞船在真空中的爆炸当气体真正喷出的时候发光量更大，这点就有点反常识了。如果逐帧观察，我们就可以看到一个明亮的等离子体骤然发光

而宣泄出来的炽热等离子体被绝热膨胀立刻被迅速冷却降温了（变暗）。

那么回到前面的那个问题，为什么纯真空爆炸中那个炸药包没有爆炸？只掉下了一大片闪着火光的小渣？

实际上这件事还是和空气有关，发光的是雷管的残余物，因为真空中没有空气，雷管的界面和炸药的界面之间存在缝隙又没有能量传递介质（空气），因此，炸药根本没有被引爆。

在真正真空爆炸设计的过程中，实际上也会遵从一个类似于上面试验装置的原理，是有充气过程和界面剂的。这样才能可靠的让雷管的爆炸引发炸药的爆炸。

例如，一枚火箭上用的爆炸螺栓，工程师会通过微量填充气体或使用中介材料（如微压封装、敏化材料），来确保爆能能够在毫秒甚至微秒级完成传递，避免真空带来的“起爆失效”。

这回，“真空爆炸”大家是不是了解了呢？

那么一个课后作业——讨论题：下面这种子弹，如果拿到太空中有没有可靠击发的可能呢？

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