高考横空出世的防作弊神器“磁弹枪”，到底如何“出枪”？-电子发烧友网

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。

神奇的磁弹枪

小编发现，网友们都十分好奇这种磁弹枪到底是如何使用的：

小编也很好奇！

在网上一查，小编发现有不少网友认为，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。

乍一看，似乎很符合磁弹枪的名字，但细想之下，感觉...有点点不对劲？

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--这可是高中物理就学过的，是不是很简单！

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：

磁道炮简单示意图

如图所示，两根平行金属形成导轨，将导电的弹丸横插入导轨之间，通电后电流由正极经过弹丸回到负极，根据右手螺旋定律，会形成图中所示的由下向上的磁场，弹丸在磁场中受到洛伦兹力作用加速，以极快的速度向炮弹口移动，最终高速出射。

这分析步骤，是不是很眼熟！

这可不就是电磁场部分的高中物理题吗！

不容小觑的磁道炮

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(MJ)。我们可以用下面的动能公式简单计算一下：

假设我们开着一辆重达1.5吨的普通家用轿车，要在某刻达到50MJ的动能，需要瞬时速度达到929.6公里/小时 (258.2米/秒)。

哦豁，想来还没有哪辆普通轿车能达到这种瞬时速度的...小编能想到的，只有下面这类超神了：

根据上面的计算，不难发现，实际上真想获得这样高的弹丸出射速度，需要很强的电流大小来给弹丸加速，我们可以估算一下：

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，这几乎是一座中容量火力发电厂的发电功率！

可以想象，电磁炮工作时所需的强大电流，会给发射装置带来极大的负荷，这也就给用于制作轨道和弹丸弹体的材料带来了极大的挑战，目前相关的材料还都在进一步的研发阶段。

也就是说，即便在军事领域，电磁炮的技术也尚未成熟，假设高考考场外的磁弹枪真的是类似电磁炮的东西...

如果真的用来击落无人机，理论上可能更接近于去年在珠海航展上展览的CS/LW21型手持电磁防爆发射器，这是中国兵器装备集团研制的一款电磁枪，原理和电磁炮中的线圈炮类似，只不过使用的是下面这种直径9㎜的扁平圆形弹片：

该款电磁枪使用的扁平圆形弹片

这款电磁枪射速1分钟100发，有效射程50米，可以把啤酒瓶打得四分五裂：

可以看出，威力还是不小的。当然了，目前CS/LW21还只是概念型武器，如果能够进一步提高射程和瞄准度等方面性能，未来极有可能用于反恐防暴任务。

说到这里，你发现有哪里不对劲了吗？

不管是电磁枪还是电磁炮，定位都是仍处于研发阶段的军用武器，而横空出世的“磁弹枪”，它的任务是防止有人通过无人机作弊，假设真的是射出子弹击落无人机，那其实会带来很大的隐患：

无人机处在不断飞行的动态，如果子弹瞄偏了，很有可能误伤考场周围的工作人员或路过的行人，考虑到射出的子弹动能并不小，打到人还是很危险的...

假如真的击落无人机，无人机在坠落过程中也有可能撞伤路人...

无人机坠毁过程中难免会发出碰撞的声响，这也会影响考场内的考生...

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。

高考黑科技

既然如此，问题来了，这“”磁弹枪“”到底是啥呢？

小编在查阅资料后，发现了另一种更大的可能：

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。

如果我们使用信号干扰器，发射出远远超过正常通信信号功率的大功率干扰信号，将原信号完全淹没在各种大功率噪音中，就能够使接收机几乎或者完全不能从中解析出正确的信号，从而丧失通信能力。

就好比你需要在这样的海洋球中找出几十粒掺杂在其中的黄豆，基本不可能...

目前，市面上销量较高的民用无人机的工作频段主要分为 2.4GHz 和 5GHz 两个频段，带宽从几十兆赫兹到上百兆赫兹不等，如果在磁弹枪内部配置无线网卡，切换到监听模式，就可以截取在覆盖范围内的所有无线信号，接着基于人工神经网络对截取的信号进行识别，决策出需要使用的干扰信号，将此信息传递给枪体内部的干扰系统。

因此，当警卫发现考场周围出现无人机时，首先就可以将磁弹枪瞄准无人机，进行信号的截取与识别，然后扣动扳机，激活枪体内部用于产生电磁波的电路板，发射出相应的大功率信号，对无人机进行电磁压制干扰，迫使无人机断开与操控者之间的连接，相较于真实子弹的物理攻击，这样的信号干扰方式，可以在低噪音的情况下迫使无人机自动返航或就地降落，从而保证不影响考场内的考生们。

所以，不要被“磁弹枪”这个名字给误导啦！本质上而言，它可以

除了磁弹枪，这几年高考中，还运用到了各种黑科技，例如：