150億噸推力!每台發動機高達11km!10000台同時發動直接推動地球

相信大家對於國產科幻電影《流浪地球》中足以使地球停止自轉甚至駛離公轉軌道的巨型行星發動機印象深刻,同時許多人也因此產生了疑問:這個設定到底有沒有現實可行性呢?雖然說在文藝作品當中找真實純屬抬杠,但這確實是個好問題。

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那我們今天就來較這個真,首先來看看,片中所展現的,屬於一種叫做離子電推發動機的新型發動機,之所以不選擇傳統化學能發動機,原因有二:即使把地球上全部資源燒乾凈,地球也動不了多遠,更何況推力也不夠啊。

這其實也正是離子電推發動機的優勢所在:比沖大,所謂比沖,即用于衡量火箭或飛機發動機效率的重要物理參數,通俗來講,就是消耗同樣單位數量的推進劑,所能夠產生的衝量,現實當中同等規格的離子電推發動機,比沖可以達到傳統化學能發動機的10倍,排氣速度更是在後者的100倍以上。

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目前,美國和中國均向太空當中發射過裝載著離子電推發動機的小行星探測器以及技術驗證衛星,即最近那一枚長征11號一箭四星當中其中的靈鵲1A,那麼它們的離子電推發動機推力到底有多大呢?說出來大家可能不信,只有10克左右,沒錯,可能連張質量好點的A4紙都吹不動。

但是它卻能夠像一艘帆船一般,以極小的能源消耗源源不斷地產生並積累推力,這樣持續下去,便可以積少成多,攢出足以媲美乃至趕超常規化學能發動機所產生的推力,以美國那顆黎明號小行星探測器為例,在剛開始的時候,它花了四天時間,才將速度從0加速到每小時10千米,要知道,一般轎車從0到這個速度只需要2秒,而超級跑車更是可以3秒內加速到每小時100千米。

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別著急,不久之後,黎明號小行星探測器的速度就會加速到每秒11千米,是的,你沒聽錯也沒看錯,是每秒的速度,而且是持續速度哦。

《流浪地球》原著當中那高11千米的巨型離子電推發動機,其本質實際上就是一座粒子加速器,能夠把離子加速到接近光速,每台行星發動機能夠提供150億噸的推力,10000台就是150萬億噸,聽起來是一股非常大的力量對吧?但實際上太陽給予地球的引力有3.5×10的22次方那麼多,菲菲都不知道該怎麼念了,總之就是差遠了,直接飛出去是不可能的。

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劉慈欣自然也意識到了這一點,所以在小說當中他給出的解釋是地球繼續繞著太陽軌道飛行了380年,然後在這個過程當中藉助太陽,木星和土星的引力彈弓效應來實現進一步加速,並逐漸偏離公轉軌道,從而遠離太陽系,再花2000多年時間流浪到仙女座乃至新恆星軌道。

當然,發動機推力問題解決之後,還有一點也必須具備,而這正是《流浪地球》裡面行星發動機的一個設計缺陷,甚至可以說,這一設計缺陷直接導致了整個計劃不可能實現,也就是說:地球不可能被推動哪怕一毫米。

如果巨型離子電推發動機想要推動地球,必須保證其在真空環境,也就是大氣層之外工作,大氣層的厚度在1000千米以上,而《流浪地球》裡面行星發動機的高度只有11千米,這就導致其無論作用力有多大,也只能夠相當於地球內部的作用,如果離子不能夠離開地球本身,哪怕發動機動力全開,把地球鑽個對穿,也沒法推動地球,就像無論你力氣再大,也永遠無法把自己舉起來是一個道理。

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當然,《流浪地球》終究是個充滿想象力的科幻文藝作品,並非真實的科學計劃,所以也沒有過多較真的必要,在太陽系面臨崩潰的時候,劉慈欣筆下的人類選擇把整顆地球當做「諾亞方舟」一起帶走,而非像以往科幻電影裡面建造飛船逃離地球哪種設定,這個想法本身,才是最有想象力的中國式拯救世界啊!