理論上可以制造出《流浪地球》那樣的行星發(fā)動機嗎,產(chǎn)生的推力能推動地球離開太陽系嗎?
網(wǎng)友解答: 想法是美好的,現(xiàn)實是殘酷的。如果真的突然太陽要突然熄滅發(fā)生氦閃,那么很可惜的是我們并不能夠制造像電影<流浪地球里面一樣的太空發(fā)動機。原因如下:地球達到脫離太陽系,需要的
想法是美好的,現(xiàn)實是殘酷的。如果真的突然太陽要突然熄滅發(fā)生氦閃,那么很可惜的是我們并不能夠制造像電影<流浪地球里面一樣的太空發(fā)動機。原因如下:
地球達到脫離太陽系,需要的能量太大,核燃料太多!地球凈重6*10^24kg,想要逃脫太陽引力,速度必須達到29.8+16.7=46.5km/s的速度。這樣的話,需要的動能就是:1/2*mv2=2.5*10^33J能量。如果核能燃料有千分之一的質(zhì)量損失,核燃料燃燒4%,則需要6.8*10^19kg核燃料。如此巨量的核燃料,幾乎相當于千分之一個月球。人類想要得到這么多核燃料,把地球挖空都不一定湊夠。
而且,核能如何轉(zhuǎn)化成地球動能也是個問題。太空中想要推動地球,人類必須利用“噴氣式”飛機的工作原理,即像火箭一樣向太空噴出氣體。而利用核能直接驅(qū)動地球,人類更本就沒有這方面的任何技術(shù)儲備。所以,即便是核燃料找夠了,人類也沒有能力直接利用核能驅(qū)動地球!
其實,真正想要推動地球,單單靠原始的動力驅(qū)動形式并不行。必須要發(fā)展新的太空飛行技術(shù),比如通過磁場或者某種重力場,改變局部空間曲率實現(xiàn)地球移動,這種技術(shù)才是未來真的實現(xiàn)流浪地球必須技術(shù)。
網(wǎng)友解答:《流浪地球》中的行星發(fā)動機叫重元素聚變發(fā)動機,屬于核聚變引擎的一種。電影中的聚變發(fā)動機十分龐大,吃的是巖石,噴出的是高溫等離子體,一臺發(fā)動機全功率運行會產(chǎn)生150億噸推力。
這種核聚變引擎還真不是科幻。首先核聚變理論早已為人類掌握,開發(fā)出不可控核聚變產(chǎn)品——氫彈,現(xiàn)在研究的難點是實現(xiàn)可控核聚變;其次,美國正在研究核聚變引擎,并計劃在未來幾年投入使用(當然有可能跳票)。
和電影《流浪地球》中的重元素核聚變引擎不同,美國的這款引擎是輕元素核聚變。為什么不采用電影中的重元素核聚變?答案是宇宙飛船比地球小巧,要求核聚變引擎必須輕巧,質(zhì)量轉(zhuǎn)化成能量的效率高,而重元素核聚變的質(zhì)能轉(zhuǎn)換效率低,適合地球這種應(yīng)用環(huán)境:巖石燃料敞開供應(yīng),地面寬闊,發(fā)動機可以做到比珠穆朗瑪峰高,大到讓太行山脈小如土丘(大劉原話,不是我胡扯),來張圖壓壓驚:
核聚變發(fā)動機的原理大致如下:將氘和氚的等離子體注入反應(yīng)室;
在反應(yīng)室中利用線圈產(chǎn)生的磁場對氘和氚等離子體進行壓縮;
氘和氚發(fā)生核聚變之后從噴管噴出,釋放能量,產(chǎn)生推力。
示意圖如下:
美國宇航局(NASA)曾做過評估,在某次火星計劃中,用化學(xué)火箭的話,全程需要發(fā)射9次,任務(wù)總耗時1680天,而采用核聚變引擎,時間將縮短到210天,只需一發(fā)運載火箭就可以搞定。具體見下圖:
總之,核聚變發(fā)動機由于比沖優(yōu)勢、質(zhì)量轉(zhuǎn)換效率高,是未來替代化學(xué)火箭進行空間旅行的必備利器。這么說吧,核聚變發(fā)動機問世之日,即是人類開啟行星旅行之時。
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