在《流浪地球》上映前,我在科学群里就听到网友讨论刘慈欣的科幻小说《流浪地球》的故事,听他们说故事里是要把地球通过发动机推离太阳系。我听到这样的情节设定第一感觉就觉得——这不可能!
我第一反应这么干脆是有原因的,在几年前,看刘慈欣的成名作《三体》的期间,我就跟着别人算了一遍利用氢核聚变作为发动机燃料所能达到的速度极限,计算结果是0.12倍光速左右。这距离光速还很遥远,原未能达到明显的相对论效应所需的速度,因此我一直以来对星际航行的态度是比较悲观的,因为核聚变发动机已经是当下能想到的最好的发动机燃料了,虽然反物质驱动理论上能达到0.9倍光速左右,但反物质制备困难,难以中途补给,所以目前看来在星际航行中并不具备实用性。
回到问题本身,我当时计算的是核聚变里质能转化率最高的氢→氦核聚变,能量转化率达到7‰,也就是1kg的氢最终能产生出相当于7g质量的能量。用这转化出来的能量就可以通过动能方程计算出能使剩余质量993g产生多少速度,这个速度实际上就是该驱动方式的极限速度了,理论上不能再快了,当时的计算结果就是0.12倍光速左右。这实际上是需要完全理想的状态下才可能达到的——飞船质量为0(即忽略飞船质量,全部为燃料),7‰的能量全部作用到剩余质量(氦)上全部向正后方喷射。在这种情况下才达到上述速度。
在我了解上面的氢核聚变极限速度的基础上,我怎么可能相信通过重核聚变能推走地球呢?
要知道地球的质量可是5.965×10^24kg,根据动量守恒定律,算算那些加速到0.12光速的氦的动量能给地球产生多大的速度?我不用算都知道是微乎其微,要把地球加速到太阳系逃逸速度得烧掉多少质量?关键重元素核聚变的能量转化率还达不到7‰……我就按7‰算吧,大概要烧掉1/300个地球……
我的第二反应就是地壳受得了吗?在地球6000多km的半径里,地壳只有17km左右的薄薄一层,在这薄薄一层上建一万个方圆一万米的发动机,确定地壳没事?嗯,推慢一点可能还真没事,但要达到设计的加速度有没有事就要算一算才知道了。不管地壳受不受得了,把地球推离太阳系?我觉得不可行。
显然不可行,一是发动机的喷口要足够高,第二个燃料不会足够,因为比邻星远在4光年之外,总旅途历时2000年,中间的加速以及泊入比邻星轨道减速都需要耗费大量的燃料,以核聚变方式释放能量不可行,第三个是地壳的承受力不够,发动机巨大的推力会折断板块,到时候可就是10级大地震、火山大喷发、浓云遮蔽天日,宛如人间炼狱,造成全球范围之内的灭顶之灾。
但........
把一部科幻片拿来思索其中的细节问题有点不妥吧,科幻毕竟是科幻,它可以引导别人喜爱上科学,我就是因为科幻而爱上科学,科幻难免有许多想象色彩,故事需要想象来铺设情节的嘛。
你看美国的那些科幻灾难片不是更加的扯淡吗?
《地心抢险记》,地心那么高的温度与压力,居然能驾驶机器钻到地球内部,这不是相当扯淡吗?
《绝世天劫》,一群宇航员、钻井工人组成的队伍搭乘飞船前往即将撞上地球的彗星表面,钻个坑将核武器埋进去然后引爆,炸碎彗星。
《太阳浩劫》:一群宇航员、科学家组成的团队搭乘宇宙飞船前往太阳,准备以核武器重新唤醒太阳的活力。
你看人家不仅拯救了地球还拯救过太阳,厉害吧。