本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
我才迟迟开始看《萤火虫》。在该剧首次播出并随后被取消近十年后，我把自己关在房间里，一手拿着咖啡，一手拿着移动硬盘，打算一口气看完这部备受喜爱的科幻剧集。
《萤火虫》融合了科幻和“意大利西部片”类型，非常精彩。它确实唤醒了我内心的粉丝情怀，我很快就理解了为什么我的女朋友羡慕我能够第一次观看这部剧集。
由于早期取消，一切戛然而止，《萤火虫》的最后几集几乎没有回答任何核心问题，也没有探索创作者乔斯·韦登精心打造的丰富宇宙。令我欣喜的是，得知 2005 年有一部完整电影是为了回应公众（和私下）对更多《冲出宁静号》及其船员的呼声而制作的。
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观看《冲出宁静号》让我有更多时间沉浸在“星河”中，这部电影令人欣慰地解决了许多迫切需要解决的悬而未决的问题。但《萤火虫》的被迫结局也迫使 乔斯·韦登不得不这样做。他加入了一些只会像《冲出宁静号》这样的最后狂欢中才会出现的场景。其中一个场景尤其让我震惊，就像突然看到掠夺者飞船一样。正是这个场景促使我查阅了 NASA 论坛和技术报告、玻璃制造商的信息、我的计算器，并最终写了这篇文章。
不用说，如果您还没有看过《萤火虫》或《冲出宁静号》，接下来的讨论将充满剧透（您应该去看一下！）。
你不能从我身边夺走这个人
在《冲出宁静号》的后半段，在神秘的“宇宙先生”基地坠毁后，飞行员霍班“沃什”·华盛本在掠夺者长矛的尖端迎来了他的结局。暴力的直接性和他妻子佐伊感人的反应，让我张着嘴巴看了好几分钟的电影。我最喜欢的角色之一就这样死了，就像《萤火虫》的结局一样。我无法忍受。我必须确定。
如果掠夺者的长矛不可能穿透《冲出宁静号》的前窗呢？这部电影可能设定在未来，但我们也建造了带有窗户的航天器，而且它们的设计目的是为了承受冲击。如果我能证明现代航天飞机窗户（假设未来的窗户会更好）能够承受杀死沃什的冲击，我就能获得终极的粉丝慰藉：电影是“错误的”，而我的故事版本将继续存在。
太空中的物体
在地球上的环境中，一小点油漆是无害的。但在太空中，它却是致命的。在轨道上以每秒 9,000 米的惊人速度飞行，根据公式，它会变得致命。它变成了一颗“超高速”子弹。
我们的航天器显然必须考虑到这种致命的碎片。数以万计的地球外垃圾散落在地球轨道上 [PDF]，这意味着航天飞机的最终撞击可能来自一颗意外的六角螺母。今天的航天飞机配备了防护罩以防止此类灾难，并配备了 2.5 英寸厚的窗户——有史以来生产的光学质量最厚的透明玻璃。
对航天飞机窗户的最大冲击发生在 STS-92 飞行（前往国际空间站的飞行）时，一块油漆碎片击中了窗户。航天飞机窗户从未被超高速撞击穿透，但它不必被穿透。足够大的变形最终可能会导致窗户在反复起飞和再入时失效。
工程师检查了窗户上的陨石坑后，最能解释损坏形状的是一种小型化板。根据击中 STS-92 的碎片的大小和速度（9 公里/秒！），我计算出窗户承受了大约每平方英寸 5,000 磅的冲击力，造成的损坏足以保证更换窗户。而因严重冲击而更换窗户是很常见的。罗伯特·李·霍茨在《华尔街日报》中指出，“自 1981 年以来，NASA 航天飞机工程师几乎每次飞行后都会更换航天器上布满碎片的窗户，每个窗户的成本约为 40,000 美元。”
那小小的油漆碎片几乎是一场灾难。根据轨道飞行器前向窗户的厚度和熔融石英玻璃的基本强度，STS-92 的窗户可以承受每平方英寸 8,000 磅的压力——几乎是鳄鱼咬合力的三倍（在两个方面都令人惊叹）。尽管如此，这仍然是一次侥幸。
可以肯定的是，航天飞机窗户非常坚固，在 43 次抽样任务中完好无损地幸存了近 1,400 次撞击，但它们是否足够坚固以拯救沃什？微小的颗粒由于其惊人的速度而非质量而被提升到可怕的地位。相反，杀死沃什的掠夺者长矛更大，但移动速度慢得多。一些假设和一些物理方程式将确定我是否可以拯救他。
我是一片风中的叶子……
为了获得杀死沃什的长矛的大致尺寸，我不得不（不幸地）回到相关场景，痛苦地放慢一个情感时刻的速度，一遍又一遍地重播。根据与场景中其他物体的一些一般尺寸比较，我认为矛尖不会大于四分之一美元硬币。
再次回到《冲出宁静号》，我利用早期掠夺者追逐场景来估算长矛的尺寸和速度。如果掠夺者发射长矛的速度足够慢以至于可以躲避（他们确实可以躲避），那么杀死沃什的长矛的速度不可能比美国职业棒球大联盟的快速球快多少，速度上限约为每小时 100 英里（45 米/秒）。这比航天飞机处理的超高速撞击慢几个数量级，但长矛的质量是油漆碎片的数千倍。假设它是用金属制成的，并且考虑到它的尺寸，我猜它大约重 100-200 磅（45-90 公斤）。
动能很容易计算，压力也很容易计算。运动物体的动能是其质量的一半乘以其速度的平方。这个方程得出掠夺者长矛的动能，在低端时具有惊人的 101,250 牛顿的力。然后，长矛施加的压力等于力除以其作用面积。使矛尖的大小与美国四分之一美元硬币的大小相同，由此产生的压力是惊人的 31,800 psi——几乎是马里亚纳海沟底部压力的三倍。这超过了航天飞机窗户记录到的最大冲击力的六倍，几乎是航天飞机窗户在变形和失效之前可以承受的最大压力的四倍。
数学不会说谎——沃什没有机会。
……看我如何翱翔
我以为我找到了完美的粉丝式出路。《冲出宁静号》中的窗户看起来既脆弱又薄，肯定不是太空飞行器会配备的东西。如果窗户与我们今天用来穿越“星河”的窗户类似，也许只会因偏离的掠夺者长矛而受到惊吓，或者我希望如此。
但即使深入研究了长达一百页的 NASA 技术报告[PDF]，也无法缓解我的心理压力。
现在，这从根本上来说是粉丝的咆哮。无论我发现了什么，沃什都会在电影中死去。这是更大故事的一部分，并且充当情节要点，而不是毫无意义的杀死。但我自私地想要一个结果；我需要解决一个角色的死亡与这样一个事实之间的不协调：如果我们网络的收视率更好，他就不会死于《萤火虫》。
也许这证明了该剧持久的品质。在短短十五个短篇故事中创造出足够重要的角色，以至于值得花费数小时的研究和计算，最终证明在更大的故事中毫无用处，这是一个伟大叙事的结果。这正是粉丝群的典型特征，即使在节目播出十年后，他们仍然会挤满 Comic-Con 的座谈会。
我一头扎进了一个内容丰富的宇宙，只是匆匆一瞥。我想我试图改变故事的绝望尝试是对创作者的赞美。这是一种让节目保持活力的爱，让《萤火虫》成为一个家。
“爱。你可以学会‘星河’中所有的数学，但如果你乘坐一艘你不爱的空中飞船，她会像世界的运转一样确定地把你甩下来。爱让她在应该坠落时保持在空中，告诉你她受伤了，然后她才会发出尖叫。让她成为一个家。”——船长马尔科姆·雷诺兹
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更新（1/11/13）
根据读者敏锐的观察，此帖子的原始版本在计算冲击力（牛顿）时跳过了一个步骤。因此，我已退后一步，转而计算掠夺者长矛和轨道碎片（焦耳）的撞击能量。就能量而言，击中 STS-92 的油漆碎片撞击航天飞机的能量比掠夺者长矛的能量少 3,700 倍。根据航天飞机窗户的允许损坏，具有如此能量的掠夺者长矛可能会刺穿航天飞机的乘员舱和隔热罩，更不用说它的窗户了。这种比较更符合 NASA 描述冲击的方式，并且基于报告具有更多的经验支持，并且仍然得出相同的结论（不幸的是）。