今年聯考，在濟南中學考點，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！
據報道，該磁彈槍可以狙擊黑飛無人機，用以保障聯考公平。
01 神奇的磁彈槍
小編發現，網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！
在網上一查，小編發現有不少網友認為，這裡使用的磁彈槍，是利用電磁場發射磁彈，進而擊中無人機。
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了解，與電磁互相作用有關--這可是高中實體就學過的，是不是很簡單！
電磁炮根據結構的不同，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 | 圖源：wikipedia
如圖所示，兩根平行金屬形成導軌，将導電的彈丸橫插入導軌之間，通電後電流由正極經過彈丸回到負極，根據右手螺旋定律，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實體題嗎！
《死去的高中實體回憶突然攻擊我》
02 不容小觑的磁道炮
目前，典型的磁道炮一般用于軍事領域，設計目标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：
假設我們開着一輛重達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公裡/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，隻有下面這類超神了：
根據上面的計算，不難發現，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：
宏觀狀态下，彈丸受到的安培力大小為：
其中，l是平行導軌之間的間距。根據畢奧-薩法爾定律，對于恒定電流而言，激發的磁場大小是：
對于載流直導線而言，根據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線而言，可以取：
對于小型磁道炮，我們簡單假設導軌寬度不大，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，μ是真空磁導率，其值為μ=4π×10牛頓/安培。
簡單化簡可以得到：
也就是說，1000安培的電流隻能産生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電廠的發電功率！
可以想象，電磁炮工作時所需的強大電流，會給發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，目前相關的材料還都在進一步的研發階段。
也就是說，即便在軍事領域，電磁炮的技術也尚未成熟，假設聯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，隻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，有效射程50米，可以把啤酒瓶打得四分五裂：
該款電磁槍射擊測試效果
可以看出，威力還是不小的。當然了，目前CS/LW21還隻是概念型武器，如果能夠進一步提高射程和瞄準度等方面性能，未來極有可能用于反恐防暴任務。
說到這裡，你發現有哪裡不對勁了嗎？
不管是電磁槍還是電磁炮，定位都是仍處于研發階段的軍用武器，而橫空出世的“磁彈槍”，它的任務是防止有人通過無人機作弊，假設真的是射出子彈擊落無人機，那其實會帶來很大的隐患：
- 無人機處在不斷飛行的動态，如果子彈瞄偏了，很有可能誤傷考場周圍的從業人員或路過的行人，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出碰撞的聲響，這也會影響考場内的考生...
是以，不論怎麼看，使用類似CS/LW21的電磁槍去防止聯考無人機作弊，都顯得不是很合理，也不符合我們維護聯考秩序的初衷。
03 聯考黑科技
既然如此，問題來了，這“”磁彈槍“”到底是啥呢？
小編在查閱資料後，發現了另一種更大的可能：
所謂的磁彈槍，并不是真的有子彈發射出來，而是一種無線信号幹擾器。
我們來簡單了解一下無人機的無線通信系統：首先，由發射機将資料經過一系列的編碼和調制，接着，通以電磁波的形式向信道中輻射傳輸，最後，由接收機接收發射機發出的對應電磁信号。
不難看出，如果在開放的信道中對傳出的信号進行人為幹預，就有機會實作反制無人機。
如果我們使用信号幹擾器，發射出遠遠超過正常通信信号功率的大功率幹擾信号，将原信号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确的信号，進而喪失通信能力。
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...
你能找出裡面的黃豆嗎？
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，如果在磁彈槍内部配置無線網卡，切換到監聽模式，就可以截取在覆寫範圍内的所有無線信号，接着基于人工神經網絡對截取的信号進行識别，決策出需要使用的幹擾信号，将此資訊傳遞給槍體内部的幹擾系統。
是以，當警衛發現考場周圍出現無人機時，首先就可以将磁彈槍瞄準無人機，進行信号的截取與識别，然後扣動扳機，激活槍體内部用于産生電磁波的電路闆，發射出相應的大功率信号，對無人機進行電磁壓制幹擾，迫使無人機斷開與操控者之間的連接配接，相較于真實子彈的實體攻擊，這樣的信号幹擾方式，可以在低噪音的情況下迫使無人機自動返航或就地降落，進而保證不影響考場内的考生們。
是以，不要被“磁彈槍”這個名字給誤導啦！本質上而言，它可以是任何形狀，我甚至可以設計成高跟鞋的樣子——隻要在鞋子裡面把需要的電路闆等一系列裝置安裝好就行了。
用高跟鞋瞄準射擊未嘗不可
除了磁彈槍，這幾年聯考中，還運用到了各種黑科技，例如：
聯考巡邏機器人
圖中的聯考巡邏機器人，綜合應用了生物識别和大資料分析，我們隻需要向它的處理端上傳以往各種考試作弊的監控視訊，它就能自動解碼分析，一旦在考場内檢測出相似的疑似作弊行為，就會自動觸發警報。别說，這機器人看着還真的挺有模有樣！
在某些聯考重要考點的路口，還安裝了"獵音"系統，也就是聲呐定位系統，通過聲學追蹤定位那些在考場附近狂按喇叭或者極速飙車的汽車和機車，在第一時間精準定位，進而及時處理，確定不影響考生考試。
交警們通過"獵音"系統追蹤處理車輛
當然啦，不論是哪種黑科技，最終目的都是為了給萬千學子保駕護航。
在此，我們也衷心祝願各位學子：
十年寒窗，盼前程似錦，百日苦戰，必金榜題名！
參考文獻：
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[2] 吳小松, 房之軍, 陳通海. 民用無人機反制技術研究[J]. 中國無線電, 2018(3): 55-58.
[3]Greff K, Srivastava R K, Koutník J, et al. LSTM: A Search Space Odyssey[J]. IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, 2017, 28(10): 2222-2232.
編輯：穆勒家保姆