《流浪地球》中哪些有科學基礎,哪些還只是幻想?
科普:《流浪地球》電影中的科與幻
新華社北京2月9日電 春節期間上映的電影《流浪地球》以「硬科幻」的特點收穫大量好評。「硬科幻」,即具有嚴謹科學底蘊、基於科學原理的科幻作品。那麼,這部電影中哪些說法具有較強的科學基礎,哪些說法現在還只是幻想?
引力彈弓效應
依照影片中描述的「流浪地球」計劃,人類給地球安裝上萬座巨大的重元素聚變發動機,它們被稱作行星發動機,推動地球逃離年邁的太陽,飛往最近的恆星——比鄰星。
但地球是個龐然大物,平均半徑6371公里,質量超過59萬億億噸。要讓它飛往比鄰星,需要脫離太陽引力,只靠人造的發動機還不夠,於是電影里讓它藉助木星的「引力彈弓」。
木星體積大約是地球的1300倍,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。這就是引力彈弓效應。
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,可以在不消耗航天器本身能量的情況下,改變航天器的速度和前進方向,幫助航天器抵達目標。
在人類的航天征程中,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;「帕克」太陽探測器也曾7次藉助金星的「引力彈弓」而逐漸逼近太陽,最終成為史上最靠近太陽的航天器。
洛希極限
影片中,地球由於接近洛希極限,導致行星發動機發生故障,地球即將解體墜入木星,人類面臨滅頂之災。
這裡提到的洛希極限是指天文學中一個特殊的距離,如果一個天體與另一個天體離得太近,以至於後者的潮汐力可以將前者撕碎,這個距離就被稱作洛希極限。這個距離極限值是由法國天文學家洛希首先計算出的,因此稱為洛希極限。
地球與木星之間的洛希極限是科學上可計算的,但讓地球靠近木星到如此近的程度,還只能算是幻想。那電影中為什麼要靠這麼近呢?
依照電影中的計劃,人類原本想要利用木星的「引力彈弓效應」,如果離得太遠的話,就不能「借」到足夠的力,達不到衝出太陽系的速度。太近不行,太遠也不行,這個問題需要科學家精確的計算,也給了影視作品發揮的空間。
重元素聚變發動機
科幻小說中,經常會提到解決能源問題的終極手段——聚變。在電影《流浪地球》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。
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可控核聚變,即讓聚變產生的能量平穩輸出,一些相關裝置還處於實驗階段。
電影中,行星發動機的燃料不是氫,而是石頭。這不是說把石頭燒成石灰,而是石頭中的重元素髮生聚變,從而釋放出巨大的能量,推動地球飛出太陽系。
這當然只是電影的想像。不過,所謂重元素聚變並不是空想。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。
在未來,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。(參與記者:郭爽、周舟)
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