今年高考，在濟南中學(xué)考點，一種新型防作弊黑科技橫空出世：

它被賦予了一個閃亮的名字：磁彈槍！

據(jù)報道，該磁彈槍可以狙擊黑飛無人機，用以保障高考公平。

01

神奇的磁彈槍

小編發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)友們都十分好奇這種磁彈槍到底是如何使用的：

小編也很好奇！

在網(wǎng)上一查，小編發(fā)現(xiàn)有不少網(wǎng)友認為，這里使用的磁彈槍，是利用電磁場發(fā)射磁彈，從而擊中無人機。

乍一看，似乎很符合磁彈槍的名字，但細想之下，感覺...有點點不對勁？

首先，上面描述的其實更接近于電磁炮，一種通過電磁力讓射彈獲得極高動能的武器，它的工作原理并不難理解，與電磁相互作用有關(guān)--這可是高中物理就學(xué)過的，是不是很簡單！

電磁炮根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可以分為磁道炮、線圈炮和重接炮，我們就用較為常見的磁道炮來舉個例子：

磁道炮簡單示意圖

如圖所示，兩根平行金屬形成導(dǎo)軌，將導(dǎo)電的彈丸橫插入導(dǎo)軌之間，通電后電流由正極經(jīng)過彈丸回到負極，根據(jù)右手螺旋定律，會形成圖中所示的由下向上的磁場，彈丸在磁場中受到洛倫茲力作用加速，以極快的速度向炮彈口移動，最終高速出射。

這分析步驟，是不是很眼熟！

這可不就是電磁場部分的高中物理題嗎！

02

不容小覷的磁道炮

目前，典型的磁道炮一般用于軍事領(lǐng)域，設(shè)計目標(biāo)是讓出射的炮彈能量為5-50兆焦耳(MJ)。我們可以用下面的動能公式簡單計算一下：

假設(shè)我們開著一輛重達1.5噸的普通家用轎車，要在某刻達到50MJ的動能，需要瞬時速度達到929.6公里/小時 (258.2米/秒)。

哦豁，想來還沒有哪輛普通轎車能達到這種瞬時速度的...小編能想到的，只有下面這類超神了：

根據(jù)上面的計算，不難發(fā)現(xiàn)，實際上真想獲得這樣高的彈丸出射速度，需要很強的電流大小來給彈丸加速，我們可以估算一下：

為了簡單起見，我們忽略電場，則帶電粒子在磁場中所受洛倫茲力為：

宏觀狀態(tài)下，彈丸受到的安培力大小為：

其中，l是平行導(dǎo)軌之間的間距。根據(jù)畢奧-薩法爾定律，對于恒定電流而言，激發(fā)的磁場大小是：

對于載流直導(dǎo)線而言，根據(jù)下面的示意圖積分計算：

簡單示意圖

可以得到在m處的磁場大小是：

對于半無限長的平行直導(dǎo)線而言，可以取：

對于小型磁道炮，我們簡單假設(shè)導(dǎo)軌寬度不大，磁場可以看作是兩根電流相反的半無限長的平行直導(dǎo)線的疊加，則簡單看成勻強磁場得到：

其中，l就是兩軌道之間的間距，μ0是真空磁導(dǎo)率，其值為μ0=4π×10-7牛頓/安培2。

簡單化簡可以得到：

也就是說，1000安培的電流只能產(chǎn)生0.1N的力，如果要能夠把彈丸加速到千米每秒的量級，所加電流可能要達到百萬安培量級，發(fā)電功率高達幾十兆瓦甚至上百兆瓦，這幾乎是一座中容量火力發(fā)電廠的發(fā)電功率！

可以想象，電磁炮工作時所需的強大電流，會給發(fā)射裝置帶來極大的負荷，這也就給用于制作軌道和彈丸彈體的材料帶來了極大的挑戰(zhàn)，目前相關(guān)的材料還都在進一步的研發(fā)階段。

也就是說，即便在軍事領(lǐng)域，電磁炮的技術(shù)也尚未成熟，假設(shè)高考考場外的磁彈槍真的是類似電磁炮的東西...

如果真的用來擊落無人機，理論上可能更接近于去年在珠海航展上展覽的CS/LW21型手持電磁防爆發(fā)射器，這是中國兵器裝備集團研制的一款電磁槍，原理和電磁炮中的線圈炮類似，只不過使用的是下面這種直徑9㎜的扁平圓形彈片：

該款電磁槍使用的扁平圓形彈片

這款電磁槍射速1分鐘100發(fā)，有效射程50米，可以把啤酒瓶打得四分五裂：

可以看出，威力還是不小的。當(dāng)然了，目前CS/LW21還只是概念型武器，如果能夠進一步提高射程和瞄準(zhǔn)度等方面性能，未來極有可能用于反恐防暴任務(wù)。

說到這里，你發(fā)現(xiàn)有哪里不對勁了嗎？

不管是電磁槍還是電磁炮，定位都是仍處于研發(fā)階段的軍用武器，而橫空出世的“磁彈槍”，它的任務(wù)是防止有人通過無人機作弊，假設(shè)真的是射出子彈擊落無人機，那其實會帶來很大的隱患：

無人機處在不斷飛行的動態(tài)，如果子彈瞄偏了，很有可能誤傷考場周圍的工作人員或路過的行人，考慮到射出的子彈動能并不小，打到人還是很危險的...

假如真的擊落無人機，無人機在墜落過程中也有可能撞傷路人...

無人機墜毀過程中難免會發(fā)出碰撞的聲響，這也會影響考場內(nèi)的考生...

因此，不論怎么看，使用類似CS/LW21的電磁槍去防止高考無人機作弊，都顯得不是很合理，也不符合我們維護高考秩序的初衷。

03

高考黑科技

既然如此，問題來了，這“”磁彈槍“”到底是啥呢？

小編在查閱資料后，發(fā)現(xiàn)了另一種更大的可能：

所謂的磁彈槍，并不是真的有子彈發(fā)射出來，而是一種無線信號干擾器。

我們來簡單了解一下無人機的無線通信系統(tǒng)：首先，由發(fā)射機將數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列的編碼和調(diào)制，接著，通以電磁波的形式向信道中輻射傳輸，最后，由接收機接收發(fā)射機發(fā)出的對應(yīng)電磁信號。

不難看出，如果在開放的信道中對傳出的信號進行人為干預(yù)，就有機會實現(xiàn)反制無人機。

如果我們使用信號干擾器，發(fā)射出遠遠超過正常通信信號功率的大功率干擾信號，將原信號完全淹沒在各種大功率噪音中，就能夠使接收機幾乎或者完全不能從中解析出正確的信號，從而喪失通信能力。

就好比你需要在這樣的海洋球中找出幾十粒摻雜在其中的黃豆，基本不可能...

目前，市面上銷量較高的民用無人機的工作頻段主要分為 2.4GHz 和 5GHz 兩個頻段，帶寬從幾十兆赫茲到上百兆赫茲不等，如果在磁彈槍內(nèi)部配置無線網(wǎng)卡，切換到監(jiān)聽模式，就可以截取在覆蓋范圍內(nèi)的所有無線信號，接著基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對截取的信號進行識別，決策出需要使用的干擾信號，將此信息傳遞給槍體內(nèi)部的干擾系統(tǒng)。

因此，當(dāng)警衛(wèi)發(fā)現(xiàn)考場周圍出現(xiàn)無人機時，首先就可以將磁彈槍瞄準(zhǔn)無人機，進行信號的截取與識別，然后扣動扳機，激活槍體內(nèi)部用于產(chǎn)生電磁波的電路板，發(fā)射出相應(yīng)的大功率信號，對無人機進行電磁壓制干擾，迫使無人機斷開與操控者之間的連接，相較于真實子彈的物理攻擊，這樣的信號干擾方式，可以在低噪音的情況下迫使無人機自動返航或就地降落，從而保證不影響考場內(nèi)的考生們。

所以，不要被“磁彈槍”這個名字給誤導(dǎo)啦！本質(zhì)上而言，它可以

除了磁彈槍，這幾年高考中，還運用到了各種黑科技，例如：

高考巡邏機器人

圖中的高考巡邏機器人，綜合應(yīng)用了生物識別和大數(shù)據(jù)分析，我們只需要向它的處理端上傳以往各種考試作弊的監(jiān)控視頻，它就能自動解碼分析，一旦在考場內(nèi)檢測出相似的疑似作弊行為，就會自動觸發(fā)警報。別說，這機器人看著還真的挺有模有樣！

在某些高考重要考點的路口，還安裝了"獵音"系統(tǒng)，也就是聲吶定位系統(tǒng)，通過聲學(xué)追蹤定位那些在考場附近狂按喇叭或者極速飆車的汽車和摩托車，在第一時間精準(zhǔn)定位，從而及時處理，確保不影響考生考試。

當(dāng)然啦，不論是哪種黑科技，最終目的都是為了給萬千學(xué)子保駕護航。

在此，我們也衷心祝愿各位學(xué)子：

十年寒窗，盼前程似錦，百日苦戰(zhàn)，必金榜題名！