本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
我才遲遲開始看《螢火蟲》。在該劇首次播出並隨後被取消近十年後，我把自己關在房間裡，一手拿著咖啡，一手拿著行動硬碟，打算一口氣看完這部備受喜愛的科幻劇集。
《螢火蟲》融合了科幻和“義大利西部片”型別，非常精彩。它確實喚醒了我內心的粉絲情懷，我很快就理解了為什麼我的女朋友羨慕我能夠第一次觀看這部劇集。
由於早期取消，一切戛然而止，《螢火蟲》的最後幾集幾乎沒有回答任何核心問題，也沒有探索創作者喬斯·韋登精心打造的豐富宇宙。令我欣喜的是，得知 2005 年有一部完整電影是為了回應公眾（和私下）對更多《衝出寧靜號》及其船員的呼聲而製作的。
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觀看《衝出寧靜號》讓我有更多時間沉浸在“星河”中，這部電影令人欣慰地解決了許多迫切需要解決的懸而未決的問題。但《螢火蟲》的被迫結局也迫使 喬斯·韋登不得不這樣做。他加入了一些只會像《衝出寧靜號》這樣的最後狂歡中才會出現的場景。其中一個場景尤其讓我震驚，就像突然看到掠奪者飛船一樣。正是這個場景促使我查閱了 NASA 論壇和技術報告、玻璃製造商的資訊、我的計算器，並最終寫了這篇文章。
不用說，如果您還沒有看過《螢火蟲》或《衝出寧靜號》，接下來的討論將充滿劇透（您應該去看一下！）。
你不能從我身邊奪走這個人
在《衝出寧靜號》的後半段，在神秘的“宇宙先生”基地墜毀後，飛行員霍班“沃什”·華盛本在掠奪者長矛的尖端迎來了他的結局。暴力的直接性和他妻子佐伊感人的反應，讓我張著嘴巴看了好幾分鐘的電影。我最喜歡的角色之一就這樣死了，就像《螢火蟲》的結局一樣。我無法忍受。我必須確定。
如果掠奪者的長矛不可能穿透《衝出寧靜號》的前窗呢？這部電影可能設定在未來，但我們也建造了帶有窗戶的航天器，而且它們的設計目的是為了承受衝擊。如果我能證明現代太空梭窗戶（假設未來的窗戶會更好）能夠承受殺死沃什的衝擊，我就能獲得終極的粉絲慰藉：電影是“錯誤的”，而我的故事版本將繼續存在。
太空中的物體
在地球上的環境中，一小點油漆是無害的。但在太空中，它卻是致命的。在軌道上以每秒 9,000 米的驚人速度飛行，根據公式，它會變得致命。它變成了一顆“超高速”子彈。
我們的航天器顯然必須考慮到這種致命的碎片。數以萬計的地球外垃圾散落在地球軌道上 [PDF]，這意味著太空梭的最終撞擊可能來自一顆意外的六角螺母。今天的太空梭配備了防護罩以防止此類災難，並配備了 2.5 英寸厚的窗戶——有史以來生產的光學質量最厚的透明玻璃。
對太空梭窗戶的最大沖擊發生在 STS-92 飛行（前往國際空間站的飛行）時，一塊油漆碎片擊中了窗戶。太空梭窗戶從未被超高速撞擊穿透，但它不必被穿透。足夠大的變形最終可能會導致窗戶在反覆起飛和再入時失效。
工程師檢查了窗戶上的隕石坑後，最能解釋損壞形狀的是一種小型化板。根據擊中 STS-92 的碎片的大小和速度（9 公里/秒！），我計算出窗戶承受了大約每平方英寸 5,000 磅的衝擊力，造成的損壞足以保證更換窗戶。而因嚴重衝擊而更換窗戶是很常見的。羅伯特·李·霍茨在《華爾街日報》中指出，“自 1981 年以來，NASA 太空梭工程師幾乎每次飛行後都會更換航天器上佈滿碎片的窗戶，每個窗戶的成本約為 40,000 美元。”
那小小的油漆碎片幾乎是一場災難。根據軌道飛行器前向窗戶的厚度和熔融石英玻璃的基本強度，STS-92 的窗戶可以承受每平方英寸 8,000 磅的壓力——幾乎是鱷魚咬合力的三倍（在兩個方面都令人驚歎）。儘管如此，這仍然是一次僥倖。
可以肯定的是，太空梭窗戶非常堅固，在 43 次抽樣任務中完好無損地倖存了近 1,400 次撞擊，但它們是否足夠堅固以拯救沃什？微小的顆粒由於其驚人的速度而非質量而被提升到可怕的地位。相反，殺死沃什的掠奪者長矛更大，但移動速度慢得多。一些假設和一些物理方程式將確定我是否可以拯救他。
我是一片風中的葉子……
為了獲得殺死沃什的長矛的大致尺寸，我不得不（不幸地）回到相關場景，痛苦地放慢一個情感時刻的速度，一遍又一遍地重播。根據與場景中其他物體的一些一般尺寸比較，我認為矛尖不會大於四分之一美元硬幣。
再次回到《衝出寧靜號》，我利用早期掠奪者追逐場景來估算長矛的尺寸和速度。如果掠奪者發射長矛的速度足夠慢以至於可以躲避（他們確實可以躲避），那麼殺死沃什的長矛的速度不可能比美國職業棒球大聯盟的快速球快多少，速度上限約為每小時 100 英里（45 米/秒）。這比太空梭處理的超高速撞擊慢幾個數量級，但長矛的質量是油漆碎片的數千倍。假設它是用金屬製成的，並且考慮到它的尺寸，我猜它大約重 100-200 磅（45-90 公斤）。
動能很容易計算，壓力也很容易計算。運動物體的動能是其質量的一半乘以其速度的平方。這個方程得出掠奪者長矛的動能，在低端時具有驚人的 101,250 牛頓的力。然後，長矛施加的壓力等於力除以其作用面積。使矛尖的大小與美國四分之一美元硬幣的大小相同，由此產生的壓力是驚人的 31,800 psi——幾乎是馬裡亞納海溝底部壓力的三倍。這超過了太空梭窗戶記錄到的最大沖擊力的六倍，幾乎是太空梭窗戶在變形和失效之前可以承受的最大壓力的四倍。
數學不會說謊——沃什沒有機會。
……看我如何翱翔
我以為我找到了完美的粉絲式出路。《衝出寧靜號》中的窗戶看起來既脆弱又薄，肯定不是太空飛行器會配備的東西。如果窗戶與我們今天用來穿越“星河”的窗戶類似，也許只會因偏離的掠奪者長矛而受到驚嚇，或者我希望如此。
但即使深入研究了長達一百頁的 NASA 技術報告[PDF]，也無法緩解我的心理壓力。
現在，這從根本上來說是粉絲的咆哮。無論我發現了什麼，沃什都會在電影中死去。這是更大故事的一部分，並且充當情節要點，而不是毫無意義的殺死。但我自私地想要一個結果；我需要解決一個角色的死亡與這樣一個事實之間的不協調：如果我們網路的收視率更好，他就不會死於《螢火蟲》。
也許這證明了該劇持久的品質。在短短十五個短篇故事中創造出足夠重要的角色，以至於值得花費數小時的研究和計算，最終證明在更大的故事中毫無用處，這是一個偉大敘事的結果。這正是粉絲群的典型特徵，即使在節目播出十年後，他們仍然會擠滿 Comic-Con 的座談會。
我一頭扎進了一個內容豐富的宇宙，只是匆匆一瞥。我想我試圖改變故事的絕望嘗試是對創作者的讚美。這是一種讓節目保持活力的愛，讓《螢火蟲》成為一個家。
“愛。你可以學會‘星河’中所有的數學，但如果你乘坐一艘你不愛的空中飛船，她會像世界的運轉一樣確定地把你甩下來。愛讓她在應該墜落時保持在空中，告訴你她受傷了，然後她才會發出尖叫。讓她成為一個家。”——船長馬爾科姆·雷諾茲
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更新（1/11/13）
根據讀者敏銳的觀察，此帖子的原始版本在計算衝擊力（牛頓）時跳過了一個步驟。因此，我已退後一步，轉而計算掠奪者長矛和軌道碎片（焦耳）的撞擊能量。就能量而言，擊中 STS-92 的油漆碎片撞擊太空梭的能量比掠奪者長矛的能量少 3,700 倍。根據太空梭窗戶的允許損壞，具有如此能量的掠奪者長矛可能會刺穿太空梭的乘員艙和隔熱罩，更不用說它的窗戶了。這種比較更符合 NASA 描述衝擊的方式，並且基於報告具有更多的經驗支援，並且仍然得出相同的結論（不幸的是）。