《流浪地球》的科學(xué)奧秘
2019-03-19 08:16佚名
今日文摘 2019年6期
佚名
近期，科幻電影《流浪地球》收獲大量好評(píng)。那么，這部電影中哪些說(shuō)法具有較強(qiáng)的科學(xué)基礎(chǔ)，哪些說(shuō)法現(xiàn)在還只是幻想？
引力彈弓：地球搬家動(dòng)力
依照影片中描述的“流浪地球”計(jì)劃，人類(lèi)給地球安裝上萬(wàn)座巨大的重元素聚變發(fā)動(dòng)機(jī)（被稱(chēng)作行星發(fā)動(dòng)機(jī)），推動(dòng)地球逃離年邁的太陽(yáng)，飛往最近的恒星比鄰星。但地球是個(gè)龐然大物，平均半徑6371公里，質(zhì)量超過(guò)59萬(wàn)億億噸。要讓它飛往比鄰星，需要脫離太陽(yáng)引力，只靠人造的發(fā)動(dòng)機(jī)還不夠，于是電影里讓它借助木星的“引力彈弓”。
木星體積約是地球的1300倍，當(dāng)?shù)厍蚩拷拘菚r(shí)，會(huì)被其強(qiáng)大的引力吸引，從而加快行進(jìn)速度。由于木星也在繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，在天體的互相影響下，最后地球會(huì)被木星像拋球一般拋出去，從而達(dá)到脫離太陽(yáng)系所需速度。這就是引力彈弓效應(yīng)。
在人類(lèi)的航天征程中，引力彈弓效應(yīng)的應(yīng)用已十分廣泛。首個(gè)進(jìn)入星際空間的人類(lèi)探測(cè)器“旅行者1號(hào)”在飛離太陽(yáng)系前，就曾多次借助引力彈弓效應(yīng);“帕克”太陽(yáng)探測(cè)器也曾7次借助金星的“引力彈弓”而逐漸逼近太陽(yáng)，最終成為史上最靠近太陽(yáng)的航天器。
洛希極限：地球超限會(huì)解體
影片中，地球由于接近洛希極限，導(dǎo)致行星發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障，地球即將解體墜入木星，人類(lèi)面臨滅頂之災(zāi)。
如果一個(gè)天體與另一個(gè)天體離得太近，以致后者的潮汐力可以將前者撕碎，這個(gè)距離就被稱(chēng)作洛希極限。這個(gè)距離極限值是由法國(guó)天文學(xué)家洛希首先計(jì)算出的，因此稱(chēng)為洛希極限。
地球與木星之間的洛希極限是科學(xué)上可計(jì)算的，但讓地球靠近木星到如此近的程度，還只能是幻想。
依照電影中的計(jì)劃，人類(lèi)原本想要利用木星的“引力彈弓效應(yīng)”，如果離得太遠(yuǎn)的話(huà)，就不能“借”到足夠的力，達(dá)不到?jīng)_出太陽(yáng)系的速度。太近不行，太遠(yuǎn)也不行，這個(gè)問(wèn)題需要科學(xué)家精確計(jì)算，也給了影視作品發(fā)揮的空間。
重元素聚變：讓石頭變?nèi)剂?/h3>
電影中，為了推動(dòng)地球離開(kāi)太陽(yáng)系，人類(lèi)在地球上建造了上萬(wàn)座重元素聚變發(fā)動(dòng)機(jī)，單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)重元素聚變能夠產(chǎn)生150萬(wàn)億噸的推力。
目前人類(lèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的聚變是氫彈，它利用氫同位素聚變釋放出能量，有巨大的威力。但氫彈的能量是爆炸式釋放，目前人類(lèi)還不能實(shí)現(xiàn)可控核聚變，即讓聚變產(chǎn)生的能量平穩(wěn)輸出，一些相關(guān)裝置還處于實(shí)驗(yàn)階段。
電影中，行星發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料不是氫，而是石頭。這不是說(shuō)把石頭燒成石灰，而是石頭中的重元素發(fā)生聚變，從而釋放出巨大的能量，推動(dòng)地球飛出太陽(yáng)系。這當(dāng)然只是想象。不過(guò)，所謂重元素聚變并不是空想。在宇宙深處有不少恒星“巨無(wú)霸”，內(nèi)部就在進(jìn)行著重元素聚變。
未來(lái)，人類(lèi)如果能夠掌握從重元素聚變中穩(wěn)定獲取能量的技術(shù)，或許真能夠徹底解決能源問(wèn)題。
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