春節(jié)期間,由劉慈欣小說《流浪地球》改編的同名電影《流浪地球》好評如潮。為了打造中國第一部真正的硬科幻電影,劇組做了大量功課,整部電影對太空、航天、機(jī)械等有著豐富的表現(xiàn)。
硬科幻的魅力是什么?大概就是能跳出故事本身,讓我們對生活產(chǎn)生不一樣的思考?,F(xiàn)實(shí)中,“流浪地球”真的可能發(fā)生嗎?明知靠近木星有危險,為什么地球還要走這條路?一起走進(jìn)科學(xué)的奧秘。
影片的故事背景是這樣的:太陽急速老化,不斷膨脹,太陽系已經(jīng)不適合人類生存,于是人類為自己選了一個新的家園——比鄰星(半人馬座三星)。
△比鄰星同太陽一樣,都是恒星,但質(zhì)量只有太陽的八分之一。
地球是個龐然大物,但人類造出了同樣龐大的行星發(fā)動機(jī),足以在5年左右將地球推進(jìn)到逃逸速度(脫離太陽引力的最低速度)。
△行星發(fā)動機(jī)示意圖
但這個速度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。比鄰星(半人馬座三星)距離地球4.3光年。如果按照逃逸速度航行,需要7.7萬年才能抵達(dá),這實(shí)在太漫長。
即使行星發(fā)動機(jī)繼續(xù)加速,達(dá)到光速的百分之一仍然不可行,這是因?yàn)樾行前l(fā)動機(jī)的能量來自重元素聚變。
重元素聚變并不稀奇,在宇宙深處有不少恒星“巨無霸”,內(nèi)部就在進(jìn)行著重元素聚變。
重元素聚變的質(zhì)能轉(zhuǎn)換效率是相當(dāng)?shù)偷?。最樂觀估計(jì),地球要達(dá)到逃逸速度,也必須燒掉7億億噸石頭,這相當(dāng)于把全球的地面挖掉40米做為燃料;要達(dá)到光速的百分之一,則必須削去地殼的一半。
如果無法靠自己的力量推動地球,那就借助精巧的軌道計(jì)算,利用天文尺度的力量——萬有引力。于是人類想到了借助木星的“引力彈弓”,令地球零消耗改變方向、提升速度,最后到達(dá)比鄰星。這就是電影前半段上演的。
航天中存在“引力彈弓”現(xiàn)象,利用它,可以令航天器零消耗低改變方向、提升速度,送達(dá)目標(biāo)軌道。
“引力彈弓”一般發(fā)生在一對重量相差懸殊的天體之間。這里我們用木星(紅色球)和地球(藍(lán)色球)舉個例子。
▌本文來源:科普中國