毛圆圆表示:刘慈欣的原著我看过,吴京的演技真的很好,郭帆导演真的很棒。
其次,有些人的评论确实很奇怪,包括热核聚变,弹弓效应。
1.重型聚变发动机(重原子聚变发动机)
电影中最吸引眼球的,就是这些高达11公里,比珠穆朗玛峰还高2.2公里的重型聚变发动机。每台发动机可以提供150亿吨的推力,而欧亚大陆和美洲(小说的设定)一共有1.2万台这样的发动机,总共可以提供150万亿吨的推力。
重聚变,顾名思义,就是重原子进行的核聚变。目前人类能做的,只有利用氢原子进行不受控制的核聚变(氢弹)。小说、电影中,以岩石为主要燃料的核聚变,需要更高的温度和压力才能实现。我们地球上的岩石,其主要成分就是“硅”。根据天文研究,大质量恒星后期的聚变反应,就是“重聚变”。从“硅”开始,大质量恒星的“重聚变”过程为:硅-28→硫-32→氩-36→钙-40→钛-44→铬-48→铁-52→镍-56。在这个聚变过程中,会释放出大量的能量,比氢弹爆炸释放的能量还要多得多。
当核聚变达到铁阶段时,就不再释放能量,而是吸收能量,因此重聚变产生的废渣就是铁。
正是有了重型聚变发动机,“流浪地球”计划才能够成功,因为地球上到处都有岩石,提供着无尽的燃料。
那么,仅有重型聚变发动机是不够的,还必须应用以下技术。
2. 无流体推进
我们目前的火箭技术都是流体推进的。也就是火箭燃料在燃烧室内燃烧,然后向后喷射,给火箭一个反方向的推力。但我们必须承认,这种方法效率很低,需要燃烧相当多的燃料,而且燃料本身的重量也会消耗火箭发射的能量。
我们从高中物理中学到:
m1v1=m2v2
通俗的讲,就是火箭喷出物质的速度越快,火箭获得的推力就越大,消耗的燃料就越少。那么无流体发动机喷出的是什么呢?就是通过电磁场加速后的等离子体。这种物质的喷出速度最高可以达到每秒500公里,未来还会更高,最高上限是每秒30万公里。而目前液体火箭喷出燃料的速度只有每秒4.5公里。也就是说,在同样的条件下,无流体推进比现在的火箭发动机效率高100倍。
因此无流体推进的高效率可以让地球免于这些岩石燃料的消耗,否则按照常规的推进方式,就算烧掉一半的地球当燃料,也不足以让一万两千台发动机将地球推出太阳系。
3.霍曼转移轨道
在电影和小说《流浪地球》中,地球脱离太阳系并不是像扔标枪一样一下子飞出去,而是像扔铁饼一样绕圈飞出去。首先地球绕太阳公转的轨道由圆形变成椭圆形,这里面就涉及到霍曼转移轨道的概念。
霍曼转移轨道是一种仅使用两次发动机加速即可改变航天器轨道的方法,相对而言燃料效率较高。该轨道机动以德国物理学家沃尔特·霍曼的名字命名。
霍曼转移轨道不是最节省时间的方法,但却是最节省燃料的方法,将地球轨道由圆形改为椭圆形的目的是为了获得冲向木星的路径和速度,从而利用木星引力加速,最终逃离太阳系。
当然,对于地球这么大的天体来说,仅仅绕太阳公转一圈椭圆形轨道是远远不够的。在原著中,地球一共绕太阳转了15圈,而且每个椭圆都比上一个更平缓。这样做的目的就是为了节省燃料。
4.木星的引力
人类历史上曾有过利用木星引力的先例,上世纪 70 年代发射的旅行者 1 号和 2 号探测器就是利用木星引力最终达到脱离太阳系的速度。在原著中,质量是地球 318 倍的木星利用引力将地球拉向自己,在这个过程中地球获得了极大的脱离速度。但人们担心地球最终会与木星相撞。不过放心,在研究人员的精确计算下,地球最终绕过木星,以更快的速度逃逸到太空深处。
5. 氦闪
最关键的知识点就在这里,氦闪。这种现象发生在0.8到2.25个太阳质量的恒星中。当恒星内部的氢元素燃烧殆尽后,氦元素在恒星核心大量聚集,密度增大。在外界压力的作用下,氦元素以简并态存在。当核心内部温度达到1亿K到2亿K时,氦聚变就开始了。由于简并态传导速度快,几秒钟之内整个氦核就会发生核聚变,恒星产生的能量是正常恒星的1000亿倍。然后恒星核心的大部分氦在这几秒钟内聚变成碳元素。氦闪结束后,恒星内部的引力收缩和核聚变压力又达到平衡,核心收缩,外壳膨胀,恒星膨胀成一颗红巨星。别着急,太阳马上就变成一颗红巨星,这只是《流浪地球》中的一个假设。 按照恒星的正常寿命,真正的太阳会在50亿年后变成红巨星德国地球物理学家,到时候人类大概已经移民到其他星系和星球了,所以不用担心未来,吃该吃的,喝该喝的,玩该玩的,珍惜当下,建设国家。
看到这里,我才意识到,批评的你们,到底有没有看过原著,看过电影德国地球物理学家,看懂了?这部电影和原著唯一的区别,就是那个叫韩朵朵的女孩。