回到现实,太阳真的会变得特别亮吗?我们能点燃木星吗?( 三 )


在恒星内部,氧(

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)有多种聚变体例 。 最为常见的是两个氧原子核(
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)聚变发生一个 硅原子核(
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)和一个 氦原子核(
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),同时发生 9.6Mev 能量——大要半斤八两于 2 个氧原子总质量的万分之三 。 比拟之下,在太阳内部发生的由 4 个氢原子核聚变为一个氦原子的聚变反映出产能量的效率要高得多,可以将肇端的氢原子的千分之七的质量转化为能量 。 当然,硅和氦也可以进一步地聚变,发生更多的能量,但总的来看,能量释放效率依然不及氢聚变的效率 。
若是我们假设氧聚变发生的所有能量,都用来加快产品中的硅, 使其直接喷射出去, 那么后者可以达到光速的 3%摆布 。 我们还记得流量地球最终需要达到光速的千分之五,简单地套用火箭公式来计较地球最终耗损失落的质量,我们会发现地球在加快过程中需要损掉失落本身 20%的质量 。 这对地球来说可不是一个小事,地球的布局会是以发生显著的转变 。 不外,经由过程加倍合理地设计地球喷射引擎,用核聚变的能量来发电,并用电磁力驱动轻离子喷射,而非直接喷射核聚变产品,地球将可以把绝年夜大都的质量存留下来 。 不外,这仍然会永远地改变地球地壳中的元素组成 。
不外,不管怎么说,物理学根基定律尚未阻止人类带着地球离开太阳系 。
星际观光是科幻小说长盛不衰的母题,但常见的科幻设建都可以分为两类:上策是操纵“虫洞”或者“空间折叠”来打破爱因斯坦的相对论限制,实现超越光速地观光;下策是经由过程光速飞船来完当作恒星间的迁移 。 刘慈欣则独辟门路,将地球整体作为飞船 。 这可以最年夜限度的保留人类的生命,并且所依靠的手艺并未过分超出物理实际 。 恰是这种高配飞船加低配引擎的组合,制造出了片子中磅礴的排场和悲壮的故事 。
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为什么要接近木星
《流离地球》影片中,地球在接近木星的过程中,被木星的引力捕捉,发生了灾难性的后果 。 不外,为什么地球在逃亡的旅途上需要接近木星呢?我想这本家儿如果为了借助木星的引力弹弓效应来进行加快 。
下图是我从《安步到宇宙绝顶》中摘取的一个示例图 。 在起头的时辰,飞船以速度 v 飞标的目的行星,在行星的引力感化下,飞船的飞翔偏向完全改变,速度增添了 2U 。 这很像是迎着火车进步的偏向扔一个棒球,在碰撞后,棒球完全被反弹回来,而且从火车身上获得了新的动能 。 在引力弹弓变轨过程中,行星将动能传递给了飞船,而且改变了飞船的速度偏向 。
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引力弹弓效应早在上宿世纪七八十年月,就被普遍地引用于太阳系的深空探测 。 这此中最为闻名的当属观光者号的“伟年夜航线(grand tour)” 。 在 1980 年前后,木星、土星、天王星和海王星形当作一个比力怪异的摆列:它们城市运行到太阳系的统一侧 。 这种 175 年一遇的特别行星摆列,给了观光者号多次借助行星引力弹弓效应的机遇 。 观光者 1 号和 2 号得以一次拜候太阳系的好几颗行星,而且可以达到很高的航速,飞出太阳系 。
流离地球打算毫无疑问也是想要借助木星的引力弹弓效应来加速速度 。 不外,和观光者号分歧,流离地球有半斤八两强劲的核动力引擎 。 借助木星的引力弹弓效应,流离地球可以获得 10km/s 摆布的加快,这比拟于流离地球最终 1500km/s 的航速眇乎小哉 。 固然,借助木星的引力弹弓,地球可以省几年的航行时候,但考虑到总的流离旅途长达 2500 年,这种风险似乎并不值得 。 地球也许不需要靠木星那么近,完全可以借助木星进行一个比力暖和的引力加快 。 事实上只要和木星距离拉开到 30 倍的月地距离,木星在地球上发生的潮汐效应,就和月球对地球的潮汐效应差不多了 。

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