毛圓圓表示:劉慈欣的原著我看過,吳京的演技真的很好,郭帆導演真的很棒。
其次,有些人的評論確實很奇怪,包括熱核聚變,彈弓效應。
1.重型聚變發動機(重原子聚變發動機)
電影中最吸引眼球的,就是這些高達11公里,比珠穆朗瑪峰還高2.2公里的重型聚變發動機。每臺發動機可以提供150億噸的推力,而歐亞大陸和美洲(小說的設定)一共有1.2萬臺這樣的發動機,總共可以提供150萬億噸的推力。
重聚變,顧名思義,就是重原子進行的核聚變。目前人類能做的,只有利用氫原子進行不受控制的核聚變(氫彈)。小說、電影中,以巖石為主要燃料的核聚變,需要更高的溫度和壓力才能實現。我們地球上的巖石,其主要成分就是“硅”。根據天文研究,大質量恒星后期的聚變反應,就是“重聚變”。從“硅”開始,大質量恒星的“重聚變”過程為:硅-28→硫-32→氬-36→鈣-40→鈦-44→鉻-48→鐵-52→鎳-56。在這個聚變過程中,會釋放出大量的能量,比氫彈爆炸釋放的能量還要多得多。
當核聚變達到鐵階段時,就不再釋放能量,而是吸收能量,因此重聚變產生的廢渣就是鐵。
正是有了重型聚變發動機,“流浪地球”計劃才能夠成功,因為地球上到處都有巖石,提供著無盡的燃料。
那么,僅有重型聚變發動機是不夠的,還必須應用以下技術。
2. 無流體推進
我們目前的火箭技術都是流體推進的。也就是火箭燃料在燃燒室內燃燒,然后向后噴射,給火箭一個反方向的推力。但我們必須承認,這種方法效率很低,需要燃燒相當多的燃料,而且燃料本身的重量也會消耗火箭發射的能量。
我們從高中物理中學到:
m1v1=m2v2
通俗的講,就是火箭噴出物質的速度越快,火箭獲得的推力就越大,消耗的燃料就越少。那么無流體發動機噴出的是什么呢?就是通過電磁場加速后的等離子體。這種物質的噴出速度最高可以達到每秒500公里,未來還會更高,最高上限是每秒30萬公里。而目前液體火箭噴出燃料的速度只有每秒4.5公里。也就是說,在同樣的條件下,無流體推進比現在的火箭發動機效率高100倍。
因此無流體推進的高效率可以讓地球免于這些巖石燃料的消耗,否則按照常規的推進方式,就算燒掉一半的地球當燃料,也不足以讓一萬兩千臺發動機將地球推出太陽系。
3.霍曼轉移軌道
在電影和小說《流浪地球》中,地球脫離太陽系并不是像扔標槍一樣一下子飛出去,而是像扔鐵餅一樣繞圈飛出去。首先地球繞太陽公轉的軌道由圓形變成橢圓形,這里面就涉及到霍曼轉移軌道的概念。
霍曼轉移軌道是一種僅使用兩次發動機加速即可改變航天器軌道的方法,相對而言燃料效率較高。該軌道機動以德國物理學家沃爾特·霍曼的名字命名。
霍曼轉移軌道不是最節省時間的方法,但卻是最節省燃料的方法,將地球軌道由圓形改為橢圓形的目的是為了獲得沖向木星的路徑和速度,從而利用木星引力加速,最終逃離太陽系。
當然,對于地球這么大的天體來說,僅僅繞太陽公轉一圈橢圓形軌道是遠遠不夠的。在原著中,地球一共繞太陽轉了15圈,而且每個橢圓都比上一個更平緩。這樣做的目的就是為了節省燃料。
4.木星的引力
人類歷史上曾有過利用木星引力的先例,上世紀 70 年代發射的旅行者 1 號和 2 號探測器就是利用木星引力最終達到脫離太陽系的速度。在原著中,質量是地球 318 倍的木星利用引力將地球拉向自己,在這個過程中地球獲得了極大的脫離速度。但人們擔心地球最終會與木星相撞。不過放心,在研究人員的精確計算下,地球最終繞過木星,以更快的速度逃逸到太空深處。
5. 氦閃
最關鍵的知識點就在這里,氦閃。這種現象發生在0.8到2.25個太陽質量的恒星中。當恒星內部的氫元素燃燒殆盡后,氦元素在恒星核心大量聚集,密度增大。在外界壓力的作用下,氦元素以簡并態存在。當核心內部溫度達到1億K到2億K時,氦聚變就開始了。由于簡并態傳導速度快,幾秒鐘之內整個氦核就會發生核聚變,恒星產生的能量是正常恒星的1000億倍。然后恒星核心的大部分氦在這幾秒鐘內聚變成碳元素。氦閃結束后,恒星內部的引力收縮和核聚變壓力又達到平衡,核心收縮,外殼膨脹,恒星膨脹成一顆紅巨星。別著急,太陽馬上就變成一顆紅巨星,這只是《流浪地球》中的一個假設。 按照恒星的正常壽命,真正的太陽會在50億年后變成紅巨星德國地球物理學家,到時候人類大概已經移民到其他星系和星球了,所以不用擔心未來,吃該吃的,喝該喝的,玩該玩的,珍惜當下,建設國家。
看到這里,我才意識到,批評的你們,到底有沒有看過原著,看過電影德國地球物理學家,看懂了?這部電影和原著唯一的區別,就是那個叫韓朵朵的女孩。