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如果发射一颗带一库伦电子的人造地球卫星会怎样?

卫星恐怕没办法携带这么多电子。因为若将卫星看作一个球形电容器,要存储一库伦的电荷,需要非常大的电压,简单计算,大约要20亿伏特的电压。

库伦是个非常大的单位,它的定义是一安培电流在一秒钟里流过的电荷量。可能在设计这个单位的时候,人们没有意识到这样的电荷量到底有多大,毕竟即便是通电导线,总体还是电中性的。

但只要去看看库仑定律的公式,就知道「一库伦」到底是怎样的概念了。

其中,k_e = 8.99×10^9 N * m^2 * C^(−2)。前面的系数是十的九次方。这就意味着,两个一库伦的电荷,在相距一米的距离上,会产生九十亿牛顿的相互作用力。

一颗卫星,按照直径4米计算,即便真的携带了一库伦的电子,其表面会还承受极大的压力,很有可能,这些电子会直接逸散走,而不会保留在卫星表面。可以这样计算表面承受的压力:对卫星的直径做微分,再除以表面积,即得到其承受的压强。

经过计算,可以得知,其表面承受的压强大约是4.5*10^7帕,也就是近五百个大气压强。这是非常大的压力,现有的很多卫星都无法承受,比如载人卫星,一般只需要承受一个大气压强的压力,而其他不载人的卫星,甚至设计标准会更低。五百个大气压相对于这些卫星来说,压强还是太大了,即便电子不会逸散掉,卫星本身也会爆炸。而一旦爆炸,爆炸的动能将达到4.6*10^9焦耳,假设有一枚两吨重的卫星,其碎片速度将会达到每秒两千米的速度。

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