《环太平洋》补完计划：如何让巨型机甲看上去更合理 | 科学人 | 果壳网 科技有意思
《环太平洋》补完计划：如何让巨型机甲看上去更合理
《环太平洋》里的不科学之处，巨型机甲为什么不科学？
本文作者:Ent
众所周知，人形机甲是一种非常不科学的武器，但是科学的武器打起来又不好看，这构成了当代机甲片的基本矛盾——才怪。只要打得爽就好，除了死宅之外谁会在乎它不科学啊。
但是死理性派们在乎。鉴于《环太平洋》不科学的槽点吐不胜吐，我们不如换个思路：在原电影和背景漫画的基础上，不许更改原有资料，额外增加怎样的设定，就能让原本不靠谱的部分变得（相对而言）靠谱呢？
拳头：比不过铁球
在电影的设定中，怪兽的血会造成严重污染，所以要尽可能使用拳击的办法造成内伤，而避免使用爆炸物和锐器（虽然电影后半部分，主角机甲还是拿剑砍得不亦乐乎）。
其实电影中火箭助推拳的威力相当不错了。
要计算一拳的动能，先得估计质量。一般人的一只胳膊重量约占体重的6%，不过机甲嘛拳头要硬，就略微上调到10%好了——于是因为危险流浪者号全重设定为1,980吨，胳膊重就是大约200吨。
然后是速度。人类出拳速度并不快，就算是拳击手，也只有时速40公里左右，而机甲又是靠体感动作来操控的……在电影画面中，机甲的出拳动作“看起来”和人类相当，这意味着它身体任何地方的线速度是成比例放大的；而它的高度是79米（人类身高45倍左右），所以拳击速度也就是大约时速1,800公里。
由此计算得到，一拳挥出去释放出4×1010焦耳的能量。这是10吨TNT当量，或者两架巡航的波音747撞你一脸所释放出的能量。其杀伤力比任何现有常规武器都大，事实上已经到了核武器威力的下限。
但是既然要求钝击，为何不使用动能武器发射大铁球呢？现有的坦克炮能以4倍于机甲拳头的速度把穿甲弹打到几公里之外的地方，那么只需要一个12.5吨的钝头炮弹就能达到和铁拳一样的效果了。二战时德国人的古斯塔夫巨炮就能以两倍拳头速度打出重7吨的炮弹了，近百年后的铸炮技术总不至于原地踏步吧。
如果这些列车炮符合高铁需求，能以时速400公里的速度机动，比直升机更快，和机甲慢跑的速度相当。就算应付机动的怪兽应该也是足够的。
补完计划：电影中没有对怪兽的攻击方式进行完整描写。巨型铁路炮进行岸防还勉强可以，但怪兽如果足够聪明，很容易想到破解办法——比如，从海上往陆地扔船，很可能就超过了岸防炮的有效射程。在这样的场景下，恐怕就只能派出机甲在浅海决斗了。
材质：空壳一个
原本几大主要机甲重量都设定在7,000到8,000吨左右，后来官方全部改成了2,000吨上下。但是考虑到机甲的个头，总觉得修正过的重量偏低了。
机甲是人形，所以可以用人类体型作类比。如果是一个人长度放大到原来的45倍，那么体重会增加到453倍。所以身高79米的巨人体重应该为5,500吨左右。咦？血肉之躯的人类都比机甲重？
反过来推的话，机甲猎人的平均密度只有360千克/立方米。这未免太轻了吧？也就是竹子的密度级别啊！
这么轻的话，最首要的问题是：要怎么在水中作战？机甲最多只能有三分之一的体积没入水中，再深就要浮起来了。这在阿拉斯加作战都不够用，更别说深入太平洋海底了。
当然我们可以让机甲体内有大量的空腔，随时灌水进去。不过机甲外形上看不出来注水口。而且这样必然会大大加重脚部负担。想象你入水瞬间，脚上就得挂几十公斤的水泥的感觉。
另外一个问题是外壳厚度。电影中提到，危险流浪者的外壳是“纯铁，没有合金”（我们就不吐槽纯铁是一种多么弱的材料了）。普通人皮肤表面积约为2平方米左右，体长放大45倍就是4,000平方米。而纯铁的密度是7,900千克/立方米。如果这两千吨全是铁壳、且铁是均匀分布在表面的话，那么铁壳的厚度为——60毫米。
这个厚度还不如虎式坦克的前装甲吧！根本就是个脆皮又没馅的大饺子好不好！
不过幸运的是，怪兽这边也不怎么样。香港一战里出场的四级怪兽“革背”Leatherback，设定为高81米、重2,900吨，体型类似大猩猩。一只真的大猩猩高1.8米，重180kg，等比放大的话应该重160,000吨。反过来说，就是怪兽革背的密度不足180千克/立方米，还不到机甲的一半，相当于软木塞的密度而已。
补完计划：轻量级机甲其实有一个关键优点——不会陷到地里。一个人步行时对地面的压强大约是100千帕，假如等比例放大到45倍，压强就变成了4,500千帕——这就基本上超越了所有路面的承受能力了。相比之下，M1艾布拉姆斯坦克对地面压强也只有103千帕，可见坦克还是一种很靠谱的设计思路的。
驾驶员：防护无效
看到平均60毫米的装甲已经开始为驾驶员担心了？还没完呢。
电影中机甲以薄薄的铁皮承受了各种非人的虐待——好吧，我们姑且认定铁皮是技术员开玩笑的，机甲实际上使用了某种超轻超硬合金（但是有这么好的材料为啥不用来造坦克啊）。不过里面的驾驶员可都是血肉之躯，他们被这么敲来打去的真的没问题吗？
是有缓冲材料，但缓冲材料有物理极限。无论有怎样的防护，最后还是要在指定的距离内从指定的速度降低到0的。唯一的区别是，完美的防护能让你全程匀减速，任何时候都没有太大的加速度；而糟糕的防护会让你大部分时间速度不变，最后一瞬间，砰。
片中最揪心的一幕是机甲从高空抛掷落地的场景。普通人类落地的终末速度大约在200千米每小时左右，45倍的人形机甲终末速度会按二分之一次方放大到1,300千米每小时。机甲在那次高空落地之前开启了反推火箭，但是似乎没有什么效果……公平起见我们还是按照速度折半来算，那么落地速度约为650千米每小时，或180米每秒。
虽然遭受了冲击，但地面毫无凹陷的痕迹，当然这不科学。不过也许是凹陷太小、和机甲相比看不出来？那就令地面产生了2米深的大坑吧。
照此计算，机甲本体受到的平均加速度是810g。天啊。
不过驾驶员没那么惨，机甲可以用改变身体姿势的办法拉长减速距离从而降低加速度，正如人高空坠地瞬间打个滚可以减少伤害一样。驾驶舱位于机甲顶端，移动距离大概为半个机甲身长，如果全程匀速、舱内缓冲又完美，那么总减速距离可以达到40米。即使是这样，他们至少也要全程接受40g的加速度。
与之类似的是格斗中的撞击。假设机甲慢跑起来积蓄动量，再一拳砸到怪兽身上。人类慢跑速度约10千米每小时，机甲放大45倍后得450千米每小时。驾驶舱按人头比例放大的话前后长约10米，驾驶员位居正中有5米的缓冲距离，如果只靠这点距离，那加速度将高达150g。果然还是纯步行进入战场要靠谱一些。
补完计划：其实，存在一套机动，可能让驾驶员安然无恙。这套机动的关键是，人在不同方向上对于加速度的忍耐力是不同的。
加速度对人最大的威胁是头部血液。固体部分都有一定的抗压力，但血液是流体，这会大大增加血管和周围组织的负担。如果一个人以直立姿态向上加速，血液会积聚在脚边，普通人到了5g都会缺血失去意识；飞行员经过训练和特殊抗压服可以到9g。反过来，如果向下加速、血液进入大脑，2-3g就足以让人崩溃，眼睛和脑血管很容易破裂，可能有永久性伤害。
不过别的方向就好得多。向前加速（俗称“眼珠子进”）和向后加速（“眼珠子出”）的情况下，一般人可以20g下坚持不到10秒，10g下坚持1分钟，6g下坚持10分钟。1954年，一位火箭雪橇驾驶员在眼珠子出的情况下承受了25g以上的加速度长达1.1秒，其中峰值瞬间是46.2g。他活下来了，除了视力终生受损之外没有别的永久伤害。
所以基本思路是：机甲要预判可能的冲击方向，保证驾驶员在冲击到来时正好面向或者背对冲击方向。当面临高空落地的场景时，以直立姿态脚先着陆，然后驾驶舱匀减速下降直到最后贴地。这样能使驾驶员在20g左右的加速度下度过1秒，只要姿势正确，舱内缓冲合理，活下来没有问题。
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用机动受限瞄准慢射速慢的列车炮的发射大铁球干嘛？？（比机甲还馊主意。。。）钝头炮弹怎么可能跟飞镖造型的尾翼稳定脱壳穿甲弹比飞行速度？12.5吨根本不够 用啊，再放大你确定能装在列车上？（亲，咱还是改装下装在美帝10万吨的航母上面吧，一发炮弹200吨起～。。。）还有“古斯塔夫巨炮就能以两倍拳头速度打出重7吨的炮弹了 ”。。。。原来古斯塔夫发射的炮弹时速只有80，22米/秒。。。。。。。。。。(中世纪投石机也比这快吧？。。。)实际速度：720米/秒（穿甲弹）820米/秒 （高爆弹）后面就不看了。。烂选题烂文章。
金属材料学博士
终于有篇涉及我材料领域，还是金属材料领域的文章了。终于可以愉快地来吐槽作者的错误了。哈哈。纯铁的硬度暂时不考虑。咱从材料学的角度慢慢分析这个纯铁外壳的好处。首先呢，如果是纯的，绝对纯的，16个9以上的纯度也没有关系。只要晶粒极少，呈现近乎单晶的状态的话，这玩意的硬度还是相当可观的，或者说高得吓人。具体数据，记不清了。密度话呢，使用一定比例的孔隙材料可以同时实现低密度和缓冲的双重目的，现在汽车产业努力开发中的泡沫铝就是这个设计思路，1/100的密度也不是特别难。回到纯铁上来，根据日本几年前的一篇文章显示，在极高纯度下，材料的变形方式会变成整体变形。就是说能够将变形量平均地分配到很大一片区域，足够高的纯度应该就能够覆盖整个机甲了。用机甲全身的材料来承担冲击，可能产生的变形量还不足以产生塑性变形（要知道单晶纯铁的强度也是相当可观的），也就实现了所谓的超强防护了啦。PS：这种材料现在也就只能想想。考虑到故事里那么大的机器人都造出来了，应该做这种超纯单晶金属应该也不难吧。
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全部评论(139)
手电发烧友，汽车悬架工程师
沙发啊！！
《环》确实槽点太多了，而且设定混合了某福音战士+凹凸曼爆锤小怪兽，不过特效还是可以一看的。
怪物扒拉几下，里面的人就出来了，这机甲太脆弱了吧。
PR设定槽点确实多……既然都已经混了某EVA的设定为啥不多混一点啊……说猎人机甲里其实裹着怪兽组织，外部裹了层金属用来束缚+操纵，这样不就科学多了……【好像一样不科学←_←】
兵器科学与技术专业博士生
图2里面那辆38t看起来怎么还没有旁边的人高？
其实《变形金刚》也有这种疑问，一辆那么小的车子如何变成那么大的机器人，就算车子是实心的，那机器人的装甲也太薄了吧。来自
引用 的话：PR设定槽点确实多……既然都已经混了某EVA的设定为啥不多混一点啊……说猎人机甲里其实裹着怪兽组织，外部裹了层金属用来束缚+操纵，这样不就科学多了……【好像一样不科学←_←】这不是三式机龙么。。。。。。
软木塞大战易拉罐。。
纯铁的我倒是没印象，印象中中国的那个机甲说是钛合金的
现在很少看电影，趋向于看纪录片，BBC，探索频道之类的
引用 的话：图2里面那辆38t看起来怎么还没有旁边的人高？确实好小……
视觉电影……
参见《空想科学读本》。
用真实系的标准来吐糟超级系的机体，犯了和《空想科学读本》一样的错误啊。
脆皮又没馅的大饺子跳进海里灌上海水战斗，这就是怪兽眼中的灌汤包啊！
引用 的话：其实《变形金刚》也有这种疑问，一辆那么小的车子如何变成那么大的机器人，就算车子是实心的，那机器人的装甲也太薄了吧。来自= = 变形金刚突出的一个科技就是。。。。魔方。。。。
法理学硕士
央视9套有个纪录片叫《顶级飞行员俱乐部》说开F18的飞行员必须要在9G的加速度下没有加压服坚持15秒不盲视=。=这个标准很牛逼。。
引用文章内容：根本就是个脆皮又没馅的大饺子好不好！经典评论！
引用文章内容：电影中提到，危险流浪者的外壳是“纯铁，没有合金”（我们就不吐槽纯铁是一种多么弱的材料了）。为什么我记得有：纯铁不含杂质，不能形成原电池，因此不会发生电化学腐蚀，故抗蚀能力很强。这种事情。
为什么速度会和质量有相关性啊，还有掉下来的速度为什么会大这么多
引用 的话：为什么我记得有：纯铁不含杂质，不能形成原电池，因此不会发生电化学腐蚀，故抗蚀能力很强。这种事情。强度太差
“除了视力终生受损之外没有别的永久伤害”，这个……
引用 的话：为什么我记得有：纯铁不含杂质，不能形成原电池，因此不会发生电化学腐蚀，故抗蚀能力很强。这种事情。腐蚀这种问题镀点锌不就解决了？不行就换不锈钢，那强度。
毕竟是电影。。过一下眼瘾吧。。。
用机动受限瞄准慢射速慢的列车炮的发射大铁球干嘛？？（比机甲还馊主意。。。）钝头炮弹怎么可能跟飞镖造型的尾翼稳定脱壳穿甲弹比飞行速度？12.5吨根本不够 用啊，再放大你确定能装在列车上？（亲，咱还是改装下装在美帝10万吨的航母上面吧，一发炮弹200吨起～。。。）还有“古斯塔夫巨炮就能以两倍拳头速度打出重7吨的炮弹了 ”。。。。原来古斯塔夫发射的炮弹时速只有80，22米/秒。。。。。。。。。。(中世纪投石机也比这快吧？。。。)实际速度：720米/秒（穿甲弹）820米/秒 （高爆弹）后面就不看了。。烂选题烂文章。
槽点：既然怪兽皮足够坚韧，为啥机甲可以徒手撕下怪物的一部分？
除了眼珠废了以外......
这导演编辑对军工业了解太少了……虽然人形机甲很帅但是设定得未免太大了，耗能大但杀伤力一般……
老大，不带你这样的好么，虎式坦克屁股都有80毫米的······
到后期才出现了有明显杀伤力的剑，既然剑能够产生具体杀伤力，那么我觉得直接在剑上面加个推进器就可以省去制造机甲啦，多么低成本的解决方案呀
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环太平洋电影中的人形机甲已经制造出来了！但不公布具体用途！你懂得！
骨先生MrBones
13年全球超级科幻大片《环太平洋》大家应该还记忆犹新吧？特别是电影中的超级机器战士，更是震撼无比！还有09年全球创造票房奇迹的科幻巨制大片《阿凡达》中人类驾驶的机器人，也是让人那一忘记的！机器人甲会跟随驾驶者的动作，完全同步，犹如合体一般自如！曾经的科幻剧情，现在已经成真了！韩国已经发布了一款可以真正载人的可控同步机器人骨先生给大家简单介绍一下这个由铝合金与碳纤维打造而成，身高4米体重1.5吨的大家伙！总造价高达830万美刀！这货全身安装有46个超扭矩马达和N多的传感器，使其可以非常敏锐的捕捉到操纵者的任何细小的动作！从而真的实现完美的人机同步。任何关节都可以做出完全与操纵者同步的动作！也可以遥控这个大家伙前后移动，或将来可以指定它到达任意地点！这个大家伙的设计师名是维塔利 · 保加罗夫，一个非常重度痴迷的科幻迷。看着一脸的头发，真有个性！他可是大名鼎鼎暴雪的概念美术师，还曾经参与过电影《终结者》、《机械战警》、《变形金刚4》里中的机器人模型的设计。维塔利 · 保加罗夫的部分作品METHOD-1只是它的初级原型机而已，在不久的将来要设计出下面的这个超酷的样子！还有很多概念的设计版本骨先生简单介绍一下这个韩国的未来科技公司，这个公司就是韩泰旗下的子公司。就是那个做轮胎的！早在2014年就开始了METHOD-1的这个项目研发，曾在15年对外公布过研发出的机器人原型的设计产品。骨先生感叹人类科技发展的速度和成就之外还是比较关心这个货被生产出来是用来干啥的？然而设计师的回答：可以用来解决现实生活中一些问题，不过并未透露机器人的具体用途。骨先生听到这个回答很是欣慰呀！看家护院用狗就可以了！这个货不用在杀人的战场上不尼玛浪费了么？还解决生活问题?上坟烧报纸，你糊弄鬼呢吧？到目前为止世界上还算比较知名的（已公布的）大型机器人只有2个一个是来自岛国日本的一个这个岛国货Kuratas高4米，重4吨，有30多个液压接头用于驱动它的各个关节，动作很灵活！这货不出意外的拥有“武器”系统，手控加特林机枪每分钟发射6000发。遥控装置只用iPhone就可以了这货在岛国的亚马逊售价高达1.2亿日元（约合人民币600万），悲哀的是上架后便被一抢而空....另一是美国的产品这货比起岛国的那消费级的机器人来说，外观设计更加硬朗，有很多射击游戏中机甲的影子。这个货也配备了一个特别大的枪管，不过只能发射漆弹，不要小瞧这个只要一颗你就能全身挂彩，更何况随时都可以更换所配置的武器，也算是“毁灭性”的了！让人欣慰的是这两个货相互下了挑战书，准备要进行一次文艺决斗互怼一下！看看谁才是第一！骨先生希望世界和平呀！不知道是哪位大神说过的：当你在全世界都没有对手的时候，世界就和平了！
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骨先生MrBones
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《环太平洋》是一部以机甲题材电影为题材的游戏，游戏以机甲打怪兽为主题，紧扣电影情节，让玩家得以驾驶数个贼鸥机甲，与怪兽进行一对一单挑；玩家要一个拯救者的角色去保护世界最着名的城市，击破外星人企图用海洋毁灭人类城市的阴谋，打败各种各样的巨型怪物，扞卫地球！
《环太平洋》作为同名游戏，环太平洋基本跟电影内容一致，讲述了基于平行宇宙的故事：另一个世界中的巨型怪兽频繁通过虫洞来到环太平洋地区，攻击洛杉矶、旧金山、东京等环太平洋城市。人类为了抵御海洋怪兽的侵袭，组建了“贼鸥”机甲战士军队，打响了保卫地球的。
1、故事模式：超过30个故事，与可怕的生物进行剧烈战斗；
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