漫談Gundam科技•阿基米德之鏡•太陽光反射系統

Mythsearcher

一如以往, 文章開始前先講明,
如有任何錯誤, 敬請指正.

對Gundam有一定熱情的人大部份都應該聽過UC系列中的Solar System, 太陽光反射系統.

雖然覺得沒那種熱情的人大概也不會看這漫談系列,
不過在此還是對較新的同好講一下這是甚麼系統, 以及這系統是用甚麼原理運作的.

Solar System, 在Gundam系列作中所指的並不是太陽系. (笑)
而是指一年戰爭中, 地球聯邦軍在所羅門一役中使用的一種大殺傷力武器.
講到大殺傷力武器, 很多人都會馬上想到NBC兵器, 即為核能, 生物, 化學這三種原理的兵器.
而對Gundam系列有一定認識的人, 也多會馬上聯想到第四種大殺傷力武器：巨大質量炸彈.
這四種都並非這次要講的題目, 表過不談.
重點是, 這四種全部都需要不算低的科技水平才能成立,
核彈不用說, 到現代也還不是每個國家都能製造得到,
生物和化學兵器也是需要一定的生物和化學知識和實驗下才能成立,
而巨大質量炸彈雖然是原理極之簡單, 可是如果不是在太空向有重力的地方發射,
實際效果並不會太大, 或就是需要大量燃料來加速, 最少以現代科技來談很難做到.

反之, Solar System的概念據傳由阿基米德(公元前287~212)發明並應用, 被稱為Archimedes Heat Ray.
實際上也有說是後人Anthemius於公元5~6世紀創作,
因為原先記載戰史只寫阿基米德於公元前214~212年的Siracusa, 西西里的攻防戰中阿基米德用火擊退敵人,
而Anthemius這個希臘學者則在公元5~6世紀寫說是由反射鏡集中光線而成.

雖然說以當年的科技理應很難實現.
Mythbusters, 流言終結者試過三次測試, 第三次還是美國總統奧巴馬提建議試用人數來補不足,
但還是難以實現到"火燒敵人船隻"的效果, 最多只能讓敵人分心.
雖然也有麻省理工學院(MIT)這類知名學府曾經成功做到讓船隻燒起來,
但是也需要天氣極度配合, 而MIT的同組人到統言終結者節目上再次測試時就已經未能重現成功效果.
可是最少以現代科技角度來談, 並不會太難實現.
事實上二戰時納綷德國也有實驗過類似的武器, 只是當時電腦技術未發達及設計概念有缺陷所以才未能實用化.

原理其實的確非常簡單, 就是用鏡子把太陽光集中在一個很小的範圍,
以求得到高集中力的光能來加熱目標.
小型的裝置甚至是小學生都做得到(好孩子別在家裏試)
現代也實際上有利用這種方式來發電的太陽能發電廠.
例如Solar系列的One, Two和Tres.(Solar Tres連結到Google Map, 大家可自行看看規模)
其中Solar Tres發電量能達19.9MW,
是由2650塊各120平方米的鏡片集光到140米高的接收樓組成.

在UC的歷史中, Solar System在所羅門攻略戰一役用完並取得巨大戰果之後,
在接下來一年戰爭決定性的一役A Baoa Qu攻略戰中,
卻是還沒出戰就被Zeon方的大殺傷力兵器殖民星雷射擊破運輸艦而受到破壞而沒有再使用.
但在一年戰爭後3年, UC0083中, 聯邦軍則有應用Solar System II這改良的新型版本, 以求在殖民星落下地球前作出破壞.
而未知是否算正史, 但是在Zeon之幻陽這一漫畫中,
在UC0088時, 聯邦的艦隊亦曾拿出Solar System II使用.
(可惜被對方反利用作太陽能發電來推動米加粒子炮反擊下被破壞)

以下計算可以從附件中看得到.

Solar System這類武器的缺點就是設置需時,
一年戰爭時所使用的初代版本要400萬片鏡片, 每片20米X10米,
(Gundam Officials資料)
即使用現代的電腦技術要完全同步還是有困難.

在設定上, Solar System如上述的數值,
總面積為80平方公里,
如果不明白這有多大,
簡單點講,
整個香港的土地面積約1104平方公里,
整個台北市土地面積約272平方公里.

Solar System II因為鏡片改良過,
得到更高的反射率, 而且每片鏡片能輕量化,
總40萬8千片鏡片, 每片30米X15米.
總面積則為183.6平方公里.

Solar System每片鏡片約為4kg,
總質量為16000公噸.
Solar System每片鏡片約2kg,
總質量為816公噸.

這麼巨大的系統, 所能得到的破壞力又有多大呢?

在地球軌道上, 太陽能大約為1400W/m^2,
即每平方米的範圍的太陽光的能量約為1400W.(約14個100W燈泡)

以此計算, Solar System的能量輸出極限約為89.6GW,(896億瓦)
而Solar System II的能量輸出極限則約為231.3GW.(2313億瓦)

聽起來好像非常多,
那麼, 是否真的很可怕的數字呢?
廣島原子彈的能量推算為63TJ(630000億焦耳)
即是Solar System要大約703秒才能達到這個能量,
而Solar System II則大約要272秒才能達到這個能量.
在此我是以Solar System的反射率為0.8, Solar System II的反射率為0.9來計算.
即使反射率有100%, 數值也只是變成562秒和245秒, 還是並不短的時間.

而更甚者, 在0083使用Solar System II來阻止殖民星落下的狀況,
其實需要的時間非常長,
殖民星的總質量大約推算為570億噸,
需要用來毁掉整個殖民星的能量大約要66000TJ,
即要一千多個廣島原子彈的能量.
(實際上拿出約20MT當量的核彈的話, 則一發就夠能量了)
同樣應用0.8及0.9的反射率,
以及把殖民星的反射率設為0.4的狀況下(殖民星本身會反光)
要在殖民星到達地球前毁掉整個殖民星,
附件的試算表中, 我以玻璃約需要550度才會被破壞,
而鋼材部份則約需要1550度才會熔解來計算,
則Solar System要123小時,
而Solar System II則要約48小時.(兩天)
說實話, 劇中的時間有點不夠.
雖然說我在計算上沒有把斷掉的殖民星反射鏡部份減掉,
但是那個部份的質量也沒有半個殖民星的程度.(少了一半質量也要一天)
而且, 我用的32公里全長計算, 是現實的島三型殖民星大小,
UC設定中還有36和40公里版本...

當然, 其實只要加熱到一定程度,
大氣層就已經能做餘下的事.
可是如此大質量的物體大氣層能給的能量有限,
(前端會高熱但後面會被前端保護)

在所羅門一戰問題較少,
因為Solar System只是要打開突破口,
而不是要熔掉整個所羅門.
但是在0083的應用上,
合理的推算是聯邦軍打算先用Solar System把殖民星分割與及軟化.
(鋼鐵大約在400~500度左右就會軟化)
然後再用核彈和米加粒子炮進一步打散成更細的碎片,
最後才讓散佈開去的碎片被大氣層燒毁.
可是設定的鏡片還是太少,
要做到這種程度, 還是直接用核彈和米加粒子炮直擊比較快捷.

Gundam@EFSF

Solar System attacking Solomon


Solar System II