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风还在飞-
发表于: 2019-2-11 08:56:21 | 显示全部楼层

春节档,影戏《流离地球》大热。到底什么是“引力弹弓”?重聚变发动机又是怎样工作的?理学院副传授李晋斌应邀做了专题解读。
【关于引力弹弓】
“引力弹弓”是飞行器加快常用的方法
《流离地球》影戏中,地球逃逸太阳引力的紧张段落里,“引力弹弓”饰演了举足轻重的“脚色”。李晋斌先容,地球这个庞然大物,半径6371公里,重达59万亿亿吨。但人类造出了同样巨大的行星发动机,足以在5年左右将地球推进到逃逸太阳引力的最低速率,即16.7公里/秒。这个速率相称于复兴号列车速率的200倍。即便是云云高的速率,相对于星际间隔来说还远远不敷,目标地比邻星(半人马座三星)间隔地球4.3光年,假如按照逃逸速率飞行,必要7.7万年才气抵达,这着实是太漫长了!于是人类想到了借助木星的“引力弹弓”,令地球零斲丧改变方向、提拔速率,末了到达比邻星。
李晋斌告诉扬子晚报记者,“引力弹弓”是一种飞行器加快常用的方法,我们向地球以外的天体发射飞行器时,常会应用到其他行星或天体做引力弹弓,以此来节流燃料、时间和筹划本钱。比力经典的大概是美国的“卡西尼”号了,它于1997年10月15日从地球发射前去目标地——土星,但只带了很少的燃料,它在1998年4月26日使用了金星的弹射,在1999年7月24日使用了金星的第二次弹射,又于1999年8月18日使用了地球的弹射,后于2000年12月30日使用了木星的弹射,终极于2004年7月1日抵到达土星。


影戏里的“引力弹弓”场景很大概实现不了
“好比一只乒乓球,当它飞向一面静止的球拍时,在忽略重力、氛围阻力、摩擦等因素的环境下,反弹速率是雷同的。但假如这个球拍向着来球方向移动,那这个球与拍相撞后反弹速率就会变快,这就是‘引力弹弓’效应。”李晋斌说,实在“引力弹弓”也是科幻影戏经典桥段之一。比方《星际穿越》中,库珀为使“巡逻者”号飞船到达米勒星球,这就必要降速c/3,他接纳的方案是使用一颗中子星举行引力弹弓减速。
值得留意的是。《流离地球》中的引力弹弓场景很大概实现不了,影戏忽视了一个非常紧张的一个先决条件,木星和地球的质量比值不敷大,约莫320(不像乒乓球和球拍质量差那么悬殊)。地球不大概可以或许使用木星的巨大引力实现引力弹弓的加快结果,地球一旦被木星引力捕捉,效果一定是地球和木星相互牵涉,两者相互围绕旋转,旋转半径会越来越小,末了,地球和木星发生剧烈碰撞,形成一个新的星球。
【关于重聚变发动机】
重聚变发动机助攻“流离地球”筹划乐成
在《流离地球》里,另有一些引人注目标“各人伙”——高度达11千米,比珠峰朗玛峰还高2.2千米的重聚变发动机。每台发动性能提供150亿吨的推力,而如许的发动机在欧亚大陆和美洲大陆统共有一万两千台,统共能提供150万亿吨的推力,云云大的动力方可在5年左右将地球推进到逃逸太阳引力的最低速率,即16.7公里/秒。
李晋斌解读,重聚变,就是由重原子举行的核聚变。“我们常听说聚变的是轻核聚变即氢聚变反应变为氦放出巨大能量,这也是太阳产生能量的重要方式。人类能做到的还只是使用氢原子举行的不可控核聚变(氢弹),但氦并不是核聚变的尽头,氦可以继承聚变天生碳,碳继承聚变天生硅,即 氦–4 →碳–12 →硅–28。硅固然也不是核聚变的尽头,大质量恒星后期的聚变反应就是“重聚变”。从“硅”开始大质量恒星“重聚变”过程是:硅–28 → 硫–32 → 氩–36 → 钙–40 → 钛–44 → 铬–48 → 铁–52 (铁–56) ,核聚变走到铁这一步,就不再开释能量,而是吸取能量,以是重聚变末了产生的废渣就是铁。“重聚变”开释出的能量,比氢弹爆炸开释的能量大的多的多。固然重聚变必要温度也高得多、压强也要大得多才气实现。
小说和影戏中利岩石为重要燃料举行核聚变就是这个过程。我们地球上岩石的重要身分是“硅”。正是有了重聚变发动机,才气让“流离地球”筹划乐成,由于岩石在地球上随处都是,提供了无穷无尽的燃料。至于怎样实现可控“重聚变”,那就是科学家而非科幻小说的使命。
【特殊关注】
太阳变为红巨星?50亿年后再说!
李晋斌特殊增补,太阳变为红巨星只是《流离地球》中一个假设。实际中的太阳按照恒星正常的寿命,50亿年之后才会变为红巨星。当时候人类大概已经移民到其他恒星系星球。以是各人不必庸人自扰,照旧应该爱惜当下。


(转载于网络,笔墨泉源为扬子晚报)

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