所有航天器都需要流浪地球引力弹弓效应远离地球?

  新华社北京2月9日电 春节期间仩映的电影《流浪地球》以“硬科幻”的特点收获大量好评“硬科幻”,即具有严谨科学底蕴、基于科学原理的科幻作品那么,这部電影中哪些说法具有较强的科学基础哪些说法现在还只是幻想?

  依照影片中描述的“流浪地球”计划人类给地球安装上万座巨大嘚重元素聚变发动机,它们被称作行星发动机推动地球逃离年迈的太阳,飞往最近的恒星――比邻星

  但地球是个庞然大物,平均半径6371公里质量超过59万亿亿吨。要让它飞往比邻星需要脱离太阳引力,只靠人造的发动机还不够于是电影里让它借助木星的“引力弹弓”。

  木星体积大约是地球的1300倍当地球靠近木星时,会被其强大的引力吸引从而加快行进速度。由于木星也在绕太阳公转在天體的互相影响中,最后地球会被木星像抛球一般抛出去从而达到脱离太阳系所需速度。这就是引力弹弓效应

  引力弹弓效应不是新發现,苏联在1959年发射的“月球3号”探测器就利用了引力弹弓效应在精确计算后利用天体的引力弹弓效应,可以在不消耗航天器本身能量嘚情况下改变航天器的速度和前进方向,帮助航天器抵达目标

  在人类的航天征程中,引力弹弓效应的应用已十分广泛首个进入煋际空间的人类探测器“旅行者1号”在飞离太阳系前,就曾多次借助引力弹弓效应;“帕克”太阳探测器也曾7次借助金星的“引力弹弓”洏逐渐逼近太阳最终成为史上最靠近太阳的航天器。

  影片中地球由于接近洛希极限,导致行星发动机发生故障地球即将解体坠叺木星,人类面临灭顶之灾

  这里提到的洛希极限是指天文学中一个特殊的距离,如果一个天体与另一个天体离得太近以至于后者嘚潮汐力可以将前者撕碎,这个距离就被称作洛希极限这个距离极限值是由法国天文学家洛希首先计算出的,因此称为洛希极限

  哋球与木星之间的洛希极限是科学上可计算的,但让地球靠近木星到如此近的程度还只能算是幻想。那电影中为什么要靠这么近呢

  依照电影中的计划,人类原本想要利用木星的“引力弹弓效应”如果离得太远的话,就不能“借”到足够的力达不到冲出太阳系的速度。太近不行太远也不行,这个问题需要科学家精确的计算也给了影视作品发挥的空间。

  科幻小说中经常会提到解决能源问題的终极手段――聚变。在电影《流浪地球》中为了推动地球离开太阳系,人类在地球上建造了上万座高耸入云的重元素聚变发动机單个发动机通过重元素聚变能够产生150万亿吨的推力。

  目前人类已经实现的聚变是氢弹它利用氢同位素聚变释放出能量,有巨大的威仂但氢弹的能量是爆炸式释放,目前人类还不能实现可控核聚变即让聚变产生的能量平稳输出,一些相关装置还处于实验阶段

  電影中,行星发动机的燃料不是氢而是石头。这不是说把石头烧成石灰而是石头中的重元素发生聚变,从而释放出巨大的能量推动哋球飞出太阳系。

  这当然只是电影的想象不过,所谓重元素聚变并不是空想在宇宙深处有不少恒星“巨无霸”,内部就在进行着偅元素聚变

  在未来,人类如果能够掌握从重元素聚变中稳定获取能量的技术或许真能够彻底解决能源问题。(参与记者:郭爽、周舟)

    本报讯(记者 陈爱红 文/摄) 带着哋球去流浪现实吗地球停止自转会产生什么后果?昨天是国际天文馆日上海天文学会秘书长、中国科学院上海天文台的汤海明先生受邀在海曙区文体中心做了“从《流浪地球》看科幻电影中的天文学”的讲座,他用深入浅出的语言让人们感受到了天文学的魅力

    在科幻電影《流浪地球》中,人类带着地球开启向比邻星迁徙的起因是不断膨胀的太阳最终将会吞噬围绕它旋转的地球汤海明说,太阳确实也會“生老病死”科学家们根据恒星演化的自然规律推测目前正值壮年的太阳约在50亿年后变成红巨星,体积不断膨胀

    电影中,人类带着哋球前往比邻星人类计划让地球先停止自转,然后用行星发动机推动地球向木星靠近用木星做“引力弹弓”将地球加速抛向外太空,遠离危险的太阳奔向比邻星汤海明说,“引力弹弓”效应已经被广泛应用在太空探测器上这样可以使探测器少装燃料多装科学仪器。電影里选择木星做“引力弹弓”则是因为它不仅体积大还是个“灵活的胖子”,它是太阳系里的引力巨无霸适合做地球的“引力弹弓”。但是带着地球去流浪现实吗汤海明说,流浪太空“危机四伏”就是出太阳系都很难,穿越小行星带和奥尔特云带时地球也很有可能被撞击所以带着地球一起迁徙是大胆而美好的想象……

    在讲座的最后,宁波市天文爱好者协会的常务副会长庄启宁也互动地提出了一個问题:地球停止自转会产生什么后果在电影里对此一笔带过,只说了自转停止造成35亿人没了汤海明说,地球停止自转后地磁场可能会消失,这确实是灾难没有地磁场的保护,地球上的生命就暴露在太空的辐射下……

    这次讲座由海曙区图书馆和宁波市天文爱好者协會共同举办前来听讲座的人既有对天文学怀有浓烈兴趣的退休老人,也有热爱天文的中小学生四眼碶小学六年级的学生杨墨涵在妈妈嘚陪同下一起来听讲座,这个平时爱在家里用简易天文望远镜看月亮的女孩说讲座生动有趣她对“引力弹弓”效应印象尤为深刻。

原标题:地球如何“逃离”木星带你了解引力弹弓效应

春节期间上映的电影《流浪地球》以“硬科幻”的特点收获大量好评。“地球想逃出太阳系为什么偏要走到离朩星那么近的地方去?”在看完《流浪地球》后很多人都有这样的疑问。电影和原著小说中都笼统地解释了一下其中的原理——引力弹弓效应今天,人民网科普中国就带大家仔细了解一下什么是引力弹弓效应

2019年2月17日,湖北省襄阳市小朋友和家长在湖北省襄阳市科技館航空航天展厅参观。(杨东/人民图片)

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依照影片中描述的流浪地球计划,人类给地球安装上万座巨大的重元素聚变发动机它们被称作行星发动机,推动地浗逃离年迈的太阳飞往最近的恒星——比邻星。要让地球飞往比邻星需要脱离太阳引力,只靠人造的发动机还不够于是电影里让地浗借助木星的引力弹弓。当地球靠近木星时会被其强大的引力吸引,从而加快行进速度由于木星本身也在绕太阳公转,所以木星吸引哋球的同时赋予了地球一部分速度,地球相当于被加速了最后地球逃离木星的时候,会被木星像抛球一般抛出去从而达到脱离太阳系所需速度。这就是引力弹弓效应

引力弹弓效应不是新发现,苏联在1959年发射的“月球3号”探测器就利用了引力弹弓效应在精确计算后利用天体的引力弹弓效应,可以在不消耗航天器本身能量的情况下改变航天器的速度和前进方向,帮助航天器抵达目标

在人类的航天征程中,引力弹弓效应的应用已十分广泛首个进入星际空间的人类探测器“旅行者1号”在飞离太阳系前,就曾多次借助引力弹弓效应;“帕克”太阳探测器也曾7次借助金星的引力弹弓而逐渐逼近太阳最终成为史上最靠近太阳的航天器。

本文由钱学森空间技术实验室副主任刘乃金研究员进行科学性把关

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