解讀《流浪地球》:引力彈弓已有實踐,可控核聚變仍在努力

2020-12-05 北晚新視覺網

正在熱播的電影《流浪地球》昨天票房已經突破30億元人民幣,刷新國產科幻片的票房紀錄。這部電影之所以取得成功,除了扣人心弦的情節設計外,還展示了大量刷新觀眾認知的未來科學新技術。 影片熱播的同時,不少觀眾對影片裡的「硬科幻」技術和宇宙空間較起了真,討論其究竟屬於科學,還是處於幻想。記者為此請教了北京師範大學、北京航空航天大學、清華大學等高校的天文、航天機械、核技術專家,對影片中的部分背景和涉及的技術進行了分析。

引力彈弓效應已被廣泛應用

依照影片中描述的「流浪地球」計劃,地球在巨大發動機的推動下逃離太陽,飛往最近的恆星——比鄰星。但地球是個龐然大物,平均半徑6371公裡,質量超過59萬億億噸。要讓它脫離太陽引力,只靠人造的發動機還不夠,於是電影裡讓它藉助木星的「引力彈弓」,當地球靠近木星時,會被其強大的引力吸引,從而加快行進速度。由於木星也在繞太陽公轉,在天體的互相影響中,最後地球會被木星像拋球一般拋出去,從而達到脫離太陽系所需速度。

專家告訴記者,引力彈弓效應不是新發現,蘇聯在1959年發射的「月球3號」探測器就利用了引力彈弓效應。在精確計算後利用天體的引力彈弓效應,可以在不消耗太空飛行器本身能量的情況下,改變太空飛行器的速度和前進方向,幫助太空飛行器抵達目標。在人類的航天徵程中,引力彈弓效應的應用已十分廣泛。首個進入星際空間的人類探測器「旅行者1號」在飛離太陽系前,就曾多次藉助引力彈弓效應。

可控核聚變還在探索中

影片中,為了推動地球離開太陽系,人類在地球上建造了上萬座高聳入雲的重元素聚變發動機,單個發動機通過重元素聚變能夠產生150萬億噸的推力。專家表示,如果按照目前的傳統方式獲取能量,整個地球燒完了也不足以獲得足夠的推力,因此只能依靠核聚變。

目前人類已經實現的聚變是氫彈,它利用氫同位素聚變釋放出能量,有巨大的威力。但氫彈的能量是爆炸式釋放,目前人類還不能實現完全的可控核聚變,即讓聚變產生的能量平穩輸出。在這方面全球科學家正在努力探索,並且已經取得一些進展。如2017年7月4日,中國科學院等離子體物理研究所宣布,被稱為「人造太陽」的我國超導託卡馬克實驗裝置EAST,在全球首次實現了五千萬度等離子持續發電101.2秒的高約束運行,創造了世界之最。

在宇宙深處有不少恆星「巨無霸」,內部就在進行著重元素聚變。未來,人類如果能夠掌握從重元素聚變中穩定獲取能量的技術,或許真能夠徹底解決能源問題。

太陽還是「青壯年」無需擔心

這部影片故事的背景是太陽即將走向滅亡,它變成的紅巨星即將吞沒現有位置的地球,所以地球必須開始逃亡。這一情節有科學道理嗎?

的確,如同人要經歷生老病死一樣,太陽也有自己的青壯年階段和老年時期,它會發生衰變,慢慢變老,在經歷一系列膨脹、爆炸與脈動後,最終歸於沉寂。但目前全球的普遍研究認為目前太陽正處於青壯年——主序星階段,這一穩定的時期還將持續50億年時間。50億年後,太陽的氫燃料逐漸燃盡,核心收縮,變得越來越緻密和熾熱,外層急劇膨脹,它將步入生命的「晚年」——紅巨星時代。不過,在地球被吞噬之前就早已被烤成不毛之地,一切生命也已走向末日。當然,那是非常遙遠的未來,人類大可不必為此過度擔憂,還是應該保護好當前我們賴以生存的地球環境,這才更具現實意義。

來源:北京晚報 記者:張航

編輯:丁肇文

流程編輯:丁也

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