《流浪地球》的科学奥秘

  近期,科幻电影《流浪地球》收获大量好评。那么,这部电影中哪些说法具有较强的科学基础,哪些说法现在还只是幻想?
  
  引力弹弓:地球搬家动力
  
  依照影片中描述的“流浪地球”计划,人类给地球安装上万座巨大的重元素聚变发动机(被称作行星发动机),推动地球逃离年迈的太阳,飞往最近的恒星比邻星。但地球是个庞然大物,平均半径6371公里,质量超过59万亿亿吨。要让它飞往比邻星,需要脱离太阳引力,只靠人造的发动机还不够,于是电影里让它借助木星的“引力弹弓”。
  
  木星体积约是地球的1300倍,当地球靠近木星时,会被其强大的引力吸引,从而加快行进速度。由于木星也在绕太阳公转,在天体的互相影响下,最后地球会被木星像抛球一般抛出去,从而达到脱离太阳系所需速度。这就是引力弹弓效应。
  
  在人类的航天征程中,引力弹弓效应的应用已十分广泛。首进入星际空间的人类探测器“旅行者1号”在飞离太阳系前,就曾多次借助引力弹弓效应;“帕克”太阳探测器也曾7次借助金星的“引力弹弓”而逐渐逼近太阳,最终成为史上最靠近太阳的航天器。
  
  洛希极限:地球超限会解体
  
  影片中,地球由于接近洛希极限,导致行星发动机发生故障,地球即将解体坠入木星,人类面临灭顶之灾。
  
  如果一个天体与另一个天体离得太近,以致后者的潮汐力可以将前者撕碎,这个距离就被称作洛希极限。这个距离极限值是由法国天文学家洛希首先计算出的,因此称为洛希极限。
  
  地球与木星之间的洛希极限是科学上可计算的,但让地球靠近木星到如此近的程度,还只能是幻想。
  
  依照电影中的计划,人类原本想要利用木星的“引力弹弓效应”,如果离得太远的话,就不能“借”到足够的力,达不到冲出太阳系的速度。太近不行,太远也不行,这个问题需要科学家精确计算,也给了影视作品发挥的空间。
  
  重元素聚变:让石头变燃料
  
  电影中,为了推动地球离开太阳系,人类在地球上建造了上万座重元素聚变发动机,单个发动机通过重元素聚变能够产生150万亿吨的推力。
  
  目前人类已经实现的聚变是氢弹,它利用氢同位素聚变释放出能量,有巨大的威力。但氢弹的能量是爆炸式释放,目前人类还不能实现可控核聚变,即让聚变产生的能量平稳输出,一些相关装置还处于实验阶段。
  
  电影中,行星发动机的燃料不是氢,而是石头。这不是说把石头烧成石灰,而是石头中的重元素发生聚变,从而释放出巨大的能量,推动地球飞出太阳系。这当然只是想象。不过,所谓重元素聚变并不是空想。在宇宙深处有不少恒星“巨无霸”,内部就在进行着重元素聚变。
  
  未来,人类如果能够掌握从重元素聚变中稳定获取能量的技术,或许真能够彻底解决能源问题。