從「嫦娥五號」上天再看流浪地球，把地球流浪宇宙，總共分幾步？

奔月是中國古老的神話，被口口相傳至今，也側面表達了人們對月球的好奇和嚮往。隨著近代科學的發展，人類對於外星球的探索越來越深入。「嫦娥」系列，一步步在向月亮靠近，從繞月衛星，到入月返回，再到如今的落地月球。我們離星球旅行的夢想似乎越來越近。

2019年春節，一部科幻電影《流浪地球》火了。這部硬科幻，開啟了中國科幻電影的裡程碑。這個故事說的是未來世界，太陽急速老化導致地球面臨末日，人類逃入地底世界也無法避免末日的到來，於是人類傾盡所有資源在地球表面建造10000座行星發動機，以150億噸的推力，推動地球逃離太陽系，讓地球在宇宙中漂泊和流浪，直至遇到更宜居的星系。

回歸現實，作為世界強國的中國，發射一顆衛星離開地球都要歷經繁雜的步驟，如果把整顆地球發射出太陽系，總共要分幾步？

流浪地球，總共分三步

第一步：安裝動力裝置

地球發動機，是人類建造的力量最大的機器，在美洲和亞洲板塊上建立了一共1萬2千座，全功率運行的時候，能向大地產生150萬億噸的推力。

首先我們需要給地球提供動力的裝置。動力裝置有兩個作用，一是，抵消引力，讓地球停止自轉；二是給地球提供指定方向的動力，讓地球獲得巨大的動能，直至達到逃逸速度，才能夠脫離太陽的引力飛離太陽系。

電影裡的場景是，人類傾盡所有資源在地球表面建造12000座行星發動機，其中赤道處建立2000臺，用於抵消地球自轉力。這些行星發動機每座都高達11000多米，所有發動機全功率啟動時，產生的推力可達150億萬噸的推力，足以推動地球。它們主要分布在北半球的亞洲和美洲地區，這樣的發動機需要足夠堅硬的地殼才能夠承受，我國大地上也有很多座，在河北石家莊西邊的太行山裡就有一座。其中赤道處的那一座最為壯觀，被稱為「上帝的噴燈塔」。

「那是一座金屬的高山，在我們面前赫然聳立，佔據了半個天空，同它相比，西邊的太行山脈如同一串小土丘……」

第二步：加入燃料

行星發動機的燃料可不是普通的燃油。電影中一個非常重要的道具就是臺方向球駕駛的巨型運輸車輛，這輛車的作用就是給行星發動機運輸燃料。那麼這燃料是什麼，電影中稱呼它為「火石」。

電影中描述的行星發動機的原理為重元素聚變，通俗的來說，類似於一種可控的核聚變，但是釋放出來的能量比核聚變更強。可控核聚變技術由於需要高溫高壓的方式將原子聚合，現階段該技術仍在進行實驗探索中。現階段核電站以重核裂變的方式反應釋放出能量，經能量轉化而發電。與化石燃料等質量的核原料通過核反應能產生百萬個能量單位的能量。這種可控核聚變技術的應用，大家最熟悉的場景應該是漫威電影中，鋼鐵俠的人工心臟。

通過挖掘地球巖石，然後進行提煉，分離出重元素。每一臺發動機下面都有一個巨大的燃燒室，日夜不停地為發動機提供動力。在發動機的四周分布著密密麻麻的運輸管道和大量的挖掘機。核聚變只需要很少的物質就能釋放出強大的能量，並不是像想像中的那麼「費燃料」，因此理論上是可以支撐地球去「流浪」的。根據劇中的描述，人類為了讓地球流浪，足足把地球地殼挖低了40米。

第三步：啟動行星發動機

按照前文描述的150萬億噸的推進力去計算，

太陽質量：1.9891×10^30千克

萬有引力常數：G=6.67×10^-11N·m/kg

半徑r為1.5億千米，那麼代入計算後：

v=√2×6.67×10-11N·m/kg×1.9891*10^30千克/1.5億千米

v=42067.33M/S，即太陽系地球軌道上的逃逸速度為42KM/S左右。

而150萬億噸能讓地球產生多少加速度呢？

地球質量：5.965*10^24千克

加速度計算：a=F/M=150萬億噸×9.8/5.965*10^24千克

a=2.46×10^-7M/秒平方

一天能加速大約0.0212544M

（逃逸速度42067.3M/S-30KM/S）/2.46×10^-7M/秒平方=567755.4天加速才能達到地球逃逸速度！

大約是1555.494年，也就是在持續加速一千五百多年後，地球可以達到逃逸速度，慢慢從太陽系逃離，進行星際旅行。

理想情況與實際的差距到底有多大

和「把大象放進冰箱裡總共分幾步」的命題一樣，以上三步純屬理想狀態，實際去實現的時候，有太多太多無法解決的問題。

1.燃料不足

地球繞太陽運行，離開太陽系，要能夠擺脫太陽的引力勢能束縛，所需能量可以計算得到，大概是2.65×10^33焦耳。」南京大學天文與空間科學學院教授周禮勇分析。

當前人類生產的能源，可以拿全球發電量來估計。據統計，2017年全球總發電量大概是25571 TWh，大約合9.21×10^19焦耳。也就是說，如果把現階段全球所有的發電量都用來推動地球離開太陽，需要連續工作2.88×10^13年，即近29萬億年。而宇宙年齡大概是130億年。

2.地殼無法承受

即使行星發動機看起來佔地面積巨大，但是對於整個地球表面來說，就像是根鋼針扎在雞蛋殼上，稍微使勁，地殼就會被行星發動機「扎」的支離破碎。而且根據牛頓第三定律，作用力=反作用力，也就意味著行星發動機承受著相當於發動機推力的同等反作用力，這麼巨大的力量不但地殼承受不了，目前已知的任何材料都無法承受，也就是說，根本沒有材料能夠用來製作這種發動機，發動機自身會被巨大的反作用力壓碎。

3.可怕的洛希極限

電影裡提到的洛希極限（Roche limit）是天文學中的一個特殊的距離。所謂洛希極限是指一個天體對另一個天體的潮汐力作用(一般是對小的)，小天體不被大天體撕碎的一種極限值(往往是它們之間的距離極限)。換言之，洛希極限是一個天體自身的重力與第二個天體造成的潮汐力相等時兩者之間的距離。如果兩者之間的距離小於這個洛希極限值，那麼較小的這個天體就會被傾向於碎散或被「撕裂」，繼而成為母天體的環。

計算表明，地球和木星的距離如果低於10.3萬公裡，那麼大氣就會在潮汐力的作用下脫離地球；如果距離低於7.44萬公裡，那整個地球都會被撕碎。

流浪的路途上，可能遇到的行星太多太多，一不小心，要麼因為洛希極限被撕碎，要麼可能直接發生「車禍」、「追尾」。

總結：

所以總的來說，理想很偉大，現實很殘酷。我們在宇宙探索的道路上，還有很長的道路要走。硬核科幻電影的崛起對於科學界有著深遠的意義，它可以激發年輕人想像力，培養科學思維，讓更多的年輕人投入到科研事業裡來，而不是只在家裡追求「流量明星」。另一方面，它也幫助人們以全新角度審視自身環境和處境，警示人類在技術、文化、倫理等眾多領域可能面臨的問題，並提出「另類」解決方案。並且從現實的角度來看，科幻同樣提醒人們用另一種視角去思考日常生活中的種種選擇和挑戰。

今天從滿屏幕的嫦娥五號奔月新聞中，看到了《流浪地球2》定檔的海報，感慨萬千，各位朋友，電影院見吧。