流浪地球2没说的真相:人类现有技术真能实现地球换恒星栖息地吗?
《流浪地球2》热映那会儿,很多人看完都忍不住琢磨一个问题:电影里把整个地球推着走,去新的恒星系安家,这事放到现在的人类技术里,真能做成吗?
先不说推地球走这件事有多离谱,我们先理清楚,要实现地球换恒星栖息地,到底得干成哪几件事。首先得把地球从现在的公转轨道上推出去,脱离太阳的引力控制。然后得在漫长的航行里,保证地球不被其他小行星带偏,不撞到别的天体,还得保证人类在地面上能活下去。最后到了比邻星附近,还要顺利切入新的公转轨道,稳定下来,这三步缺一个都不行。
先看第一步,怎么推地球脱离太阳引力。电影里用的是行星发动机,靠喷等离子体获得反推力。我们现在有没有能达到这个推力的技术?目前人类推力最大的火箭,是 SpaceX 的星舰,海平面推力大概能到7600吨。那要推地球需要多少推力呢?有人算过,如果要在几百年里把地球推到比邻星,总共需要让地球获得的速度增量大概是几十公里每秒。地球质量是6e24千克,哪怕按最理想的动量守恒算,需要消耗的工质质量,差不多要占到地球总质量的四分之一。
什么概念呢?就是你得把地球上四分之一的石头都烧成等离子喷出去,先不说喷完地球还剩多大,光是烧这些东西需要的能量,就已经超出人类能搞到的所有能源总和了。我们现在能用的可控核聚变还在实验室卡着,连发电都搞不定,更别说给一万台行星发动机当能量源了。就算哪天可控核聚变真搞成了,要把这么多能量集中起来用到推地球上,目前连工程上的初步思路都没有。
有人说,不用发动机推,用引力弹弓行不行?就是借木星或者其他大行星的引力给地球加速,慢慢把地球甩出去。这个思路理论上没毛病,但实际操作起来太吓人了。引力弹弓需要地球离大行星足够近,近到什么程度?近到潮汐力就能把地球地壳扯碎,海啸能吞没所有大陆,人类先没了,还谈什么移民。而且就算不怕死,成功把地球甩出去了,速度也不够。靠引力弹弓最多给地球增加几公里每秒的速度,我们需要至少16公里每秒才能脱离太阳引力,剩下的缺口还是要靠发动机补,绕了一圈还是回到原来的问题。
接下来就算真把地球推出去了,漫长的航行怎么办?到比邻星有4.2光年,按电影里的速度,要走两千多年。这两千多年里,地球表面没有太阳,温度会降到零下七八十度,人类只能躲到地下城里。我们现在能建容纳全球几十亿人的永久地下城吗?先不说建地下城需要挖多大的空间,光粮食供应就是死题。现在的无土栽培、人工光源种粮食,产能很低,成本也高得吓人,要供应几十亿人吃几千年,根本做不到。就算能存粮食,几千年的储存,粮食早就变质了,也不可能。
还有航行安全问题,太阳系里到处都是小行星、彗星,出了太阳系之后,星际空间里也不是空的,有各种星际尘埃,还有小天体。地球这么大一个目标,走几千年,撞上一个直径几公里的小行星,就是灭顶之灾。我们现在能提前几百年监测到所有可能撞上地球的小天体吗?不行,目前连太阳系内直径1公里以上的小行星,我们都只监测到了不到一半,更别说星际空间里的了。就算监测到了,能推开吗?我们现在最多推推几百吨的小行星,几公里的,根本推不动。
还有一个很容易被忽略的问题,月球怎么办?电影里月球被炸了,所以不用考虑。但现实中,月球一直绕着地球转,如果地球开始流浪,月球还跟着吗?如果月球不跟着,月球脱离轨道之后,要么撞到地球,要么飞走,不管哪个结果,对地球来说都是灾难。如果带着月球走,那相当于我们还要推一个几十亿亿吨的大球一起走,需要的能量直接翻了快百分之一,难度又上了一个档次。我们现在连改变月球轨道都做不到,更别说带着它一起跑了。
好不容易熬到了比邻星,就能安稳住下来吗?比邻星是个红矮星,本身活动就比太阳剧烈得多,动不动就喷发超级耀斑,辐射强度是太阳的几十上百倍,地球大气层分分钟被吹走,地表的人类直接被辐射死。而且比邻星的宜居带非常窄,离它近一点温度就太高,远一点就太低,我们要让地球刚好卡在宜居带里,进入稳定的公转轨道,难度比从太阳系出发还要大。我们现在连比邻星有没有行星都没搞清楚,更别说精准调整地球轨道了。
当然,也有人说,不用推整个地球啊,直接造大型飞船走不行吗?其实就算是飞船,现在的技术也做不到几千年的航行。飞船要带足够的能源、粮食,还要能闭环生态,我们现在的国际空间站,生态循环都做不到百分之百自给自足,还要靠地面补给,更别说几千年的长途旅行了。而且飞船装不下几十亿人,只能装少数人,这事从社会学角度也说不通,技术上也没解决。
这么说下来,是不是现在完全没可能?其实也不是说永远不可能,只是现在的技术,差了至少好几个量级。我们现在连近地轨道都没玩明白,载人登火星都还没实现,更别提推地球去四光年外了。
换个角度想,《流浪地球》本身就是科幻,核心讲的是人类带着家一起走的浪漫,不是真的给我们出工程方案。现在讨论这个问题,也不是为了挑科幻的毛病,就是看看我们现在的技术到底走到哪了,离这种改天换地的事还有多远。
至少在可预见的一两百年里,人类还是老老实实待在太阳系,保护好我们现在的这个栖息地,比什么都重要。真要哪天太阳出问题了,那也是几十亿年之后的事,那时候人类的技术什么样,我们现在也猜不到,至少现在,想都不用想地球搬家的事。
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[Q]:流浪地球2中地球换恒星栖息地的方案,现有技术能实现吗?
[A]:以人类当前的技术水平,完全无法实现地球更换恒星栖息地的目标,核心的推力、能源、生存保障等环节全都是现有技术无法解决的。
[Q]:要实现地球换恒星栖息地需要完成哪些核心步骤?
[A]:核心要完成三步:让地球脱离太阳引力控制、保障漫长航行中的人类生存与航行安全、到达目标恒星后切入稳定的宜居公转轨道,每一步都有现有技术跨不过去的门槛。
[Q]:现有技术能造出行星发动机推地球吗?
[A]:不能,推地球脱离太阳需要消耗相当于地球四分之一质量的工质,需要的能量远超人类现有能源总和,而且可控核聚变目前还停留在实验阶段,根本无法给行星发动机供能。
[Q]:用引力弹弓给地球加速脱离太阳可行吗?
[A]:不可行,引力弹弓需要地球距离大行星非常近,潮汐力就会先撕碎地球地壳,引发灭绝性灾难,而且引力弹弓能提供的速度增量也不够,缺口还是需要发动机填补,绕不开原有技术难题。
[Q]:地球流浪过程中人类能在地下城生存吗?
[A]:现有技术做不到,我们没法建造容纳全球几十亿人的永久地下城,而且几千年航行的粮食供应完全无解,人工种植产能不够,粮食也没法储存上千年。
[Q]:地球航行到比邻星后能稳定住吗?
[A]:也很难,比邻星本身是红矮星,耀斑活动剧烈,辐射强度远高于太阳,会摧毁地球大气层威胁人类生存,而且比邻星的宜居带非常窄,现有技术根本做不到精准把地球调整到稳定轨道上。
[Q]:不带地球,造大型飞船移民不行吗?
[A]:现有技术也做不到,长途航行几千年需要完全自给自足的闭环生态系统,我们目前连国际空间站都做不到完全自给,还要依赖地面补给,更别说满足几千年航行的需求了。
[Q]:未来人类有可能实现地球换栖息地吗?
[A]:可预见的一两百年内肯定不可能,这需要技术跨越好几个量级的突破,至于更远的未来,技术会发展到什么程度,现在也没法准确预测。
先不说推地球走这件事有多离谱,我们先理清楚,要实现地球换恒星栖息地,到底得干成哪几件事。首先得把地球从现在的公转轨道上推出去,脱离太阳的引力控制。然后得在漫长的航行里,保证地球不被其他小行星带偏,不撞到别的天体,还得保证人类在地面上能活下去。最后到了比邻星附近,还要顺利切入新的公转轨道,稳定下来,这三步缺一个都不行。
先看第一步,怎么推地球脱离太阳引力。电影里用的是行星发动机,靠喷等离子体获得反推力。我们现在有没有能达到这个推力的技术?目前人类推力最大的火箭,是 SpaceX 的星舰,海平面推力大概能到7600吨。那要推地球需要多少推力呢?有人算过,如果要在几百年里把地球推到比邻星,总共需要让地球获得的速度增量大概是几十公里每秒。地球质量是6e24千克,哪怕按最理想的动量守恒算,需要消耗的工质质量,差不多要占到地球总质量的四分之一。
什么概念呢?就是你得把地球上四分之一的石头都烧成等离子喷出去,先不说喷完地球还剩多大,光是烧这些东西需要的能量,就已经超出人类能搞到的所有能源总和了。我们现在能用的可控核聚变还在实验室卡着,连发电都搞不定,更别说给一万台行星发动机当能量源了。就算哪天可控核聚变真搞成了,要把这么多能量集中起来用到推地球上,目前连工程上的初步思路都没有。
有人说,不用发动机推,用引力弹弓行不行?就是借木星或者其他大行星的引力给地球加速,慢慢把地球甩出去。这个思路理论上没毛病,但实际操作起来太吓人了。引力弹弓需要地球离大行星足够近,近到什么程度?近到潮汐力就能把地球地壳扯碎,海啸能吞没所有大陆,人类先没了,还谈什么移民。而且就算不怕死,成功把地球甩出去了,速度也不够。靠引力弹弓最多给地球增加几公里每秒的速度,我们需要至少16公里每秒才能脱离太阳引力,剩下的缺口还是要靠发动机补,绕了一圈还是回到原来的问题。
接下来就算真把地球推出去了,漫长的航行怎么办?到比邻星有4.2光年,按电影里的速度,要走两千多年。这两千多年里,地球表面没有太阳,温度会降到零下七八十度,人类只能躲到地下城里。我们现在能建容纳全球几十亿人的永久地下城吗?先不说建地下城需要挖多大的空间,光粮食供应就是死题。现在的无土栽培、人工光源种粮食,产能很低,成本也高得吓人,要供应几十亿人吃几千年,根本做不到。就算能存粮食,几千年的储存,粮食早就变质了,也不可能。
还有航行安全问题,太阳系里到处都是小行星、彗星,出了太阳系之后,星际空间里也不是空的,有各种星际尘埃,还有小天体。地球这么大一个目标,走几千年,撞上一个直径几公里的小行星,就是灭顶之灾。我们现在能提前几百年监测到所有可能撞上地球的小天体吗?不行,目前连太阳系内直径1公里以上的小行星,我们都只监测到了不到一半,更别说星际空间里的了。就算监测到了,能推开吗?我们现在最多推推几百吨的小行星,几公里的,根本推不动。
还有一个很容易被忽略的问题,月球怎么办?电影里月球被炸了,所以不用考虑。但现实中,月球一直绕着地球转,如果地球开始流浪,月球还跟着吗?如果月球不跟着,月球脱离轨道之后,要么撞到地球,要么飞走,不管哪个结果,对地球来说都是灾难。如果带着月球走,那相当于我们还要推一个几十亿亿吨的大球一起走,需要的能量直接翻了快百分之一,难度又上了一个档次。我们现在连改变月球轨道都做不到,更别说带着它一起跑了。
好不容易熬到了比邻星,就能安稳住下来吗?比邻星是个红矮星,本身活动就比太阳剧烈得多,动不动就喷发超级耀斑,辐射强度是太阳的几十上百倍,地球大气层分分钟被吹走,地表的人类直接被辐射死。而且比邻星的宜居带非常窄,离它近一点温度就太高,远一点就太低,我们要让地球刚好卡在宜居带里,进入稳定的公转轨道,难度比从太阳系出发还要大。我们现在连比邻星有没有行星都没搞清楚,更别说精准调整地球轨道了。
当然,也有人说,不用推整个地球啊,直接造大型飞船走不行吗?其实就算是飞船,现在的技术也做不到几千年的航行。飞船要带足够的能源、粮食,还要能闭环生态,我们现在的国际空间站,生态循环都做不到百分之百自给自足,还要靠地面补给,更别说几千年的长途旅行了。而且飞船装不下几十亿人,只能装少数人,这事从社会学角度也说不通,技术上也没解决。
这么说下来,是不是现在完全没可能?其实也不是说永远不可能,只是现在的技术,差了至少好几个量级。我们现在连近地轨道都没玩明白,载人登火星都还没实现,更别提推地球去四光年外了。
换个角度想,《流浪地球》本身就是科幻,核心讲的是人类带着家一起走的浪漫,不是真的给我们出工程方案。现在讨论这个问题,也不是为了挑科幻的毛病,就是看看我们现在的技术到底走到哪了,离这种改天换地的事还有多远。
至少在可预见的一两百年里,人类还是老老实实待在太阳系,保护好我们现在的这个栖息地,比什么都重要。真要哪天太阳出问题了,那也是几十亿年之后的事,那时候人类的技术什么样,我们现在也猜不到,至少现在,想都不用想地球搬家的事。
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[A]:以人类当前的技术水平,完全无法实现地球更换恒星栖息地的目标,核心的推力、能源、生存保障等环节全都是现有技术无法解决的。
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[A]:核心要完成三步:让地球脱离太阳引力控制、保障漫长航行中的人类生存与航行安全、到达目标恒星后切入稳定的宜居公转轨道,每一步都有现有技术跨不过去的门槛。
[Q]:现有技术能造出行星发动机推地球吗?
[A]:不能,推地球脱离太阳需要消耗相当于地球四分之一质量的工质,需要的能量远超人类现有能源总和,而且可控核聚变目前还停留在实验阶段,根本无法给行星发动机供能。
[Q]:用引力弹弓给地球加速脱离太阳可行吗?
[A]:不可行,引力弹弓需要地球距离大行星非常近,潮汐力就会先撕碎地球地壳,引发灭绝性灾难,而且引力弹弓能提供的速度增量也不够,缺口还是需要发动机填补,绕不开原有技术难题。
[Q]:地球流浪过程中人类能在地下城生存吗?
[A]:现有技术做不到,我们没法建造容纳全球几十亿人的永久地下城,而且几千年航行的粮食供应完全无解,人工种植产能不够,粮食也没法储存上千年。
[Q]:地球航行到比邻星后能稳定住吗?
[A]:也很难,比邻星本身是红矮星,耀斑活动剧烈,辐射强度远高于太阳,会摧毁地球大气层威胁人类生存,而且比邻星的宜居带非常窄,现有技术根本做不到精准把地球调整到稳定轨道上。
[Q]:不带地球,造大型飞船移民不行吗?
[A]:现有技术也做不到,长途航行几千年需要完全自给自足的闭环生态系统,我们目前连国际空间站都做不到完全自给,还要依赖地面补给,更别说满足几千年航行的需求了。
[Q]:未来人类有可能实现地球换栖息地吗?
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