《流浪地球》中的“行星发动机”，燃烧的正是“终极新能源”

羊城派原创文本/夏杨

电影《流浪地球》连日刷屏，评论者盛赞它“开了中国科幻电影先河”，称“中国造”终于迈向了星辰大海！

刘慈欣恢弘的想象力和电影呈现的震撼视效赢得好评如潮，超高的口碑和猛增的票房，助推它成了中国电影工业的里程碑式作品。

口碑炸裂的《流浪地球》连日刷屏 电影剧照

在这个故事中，推动地球离开太阳系的力量，来自于炫酷的高科技——“行星发动机”（又称“地球  发动机”）。这是一种高11公里、底盘直径30公里的庞然大物。

在故事中，这种发动机的燃料就是石头，其原理是“重元素聚变”（又称“重核聚变”），和太阳发光发热的原理一致。

石头能当燃料？这无疑是一种“终极新能源”技术。如果我们掌握了这种技术，一直困扰人类发展的能源问题将迎刃而解！

动力之源“行星发动机” 电影剧照

行星发动机

故事设定在未来，太阳急速衰老膨胀，地球面临被吞没的灭顶之灾。

为延续生命，并保护赖以生存的家园，各国组成的联合政府决定，建造1.2万座行星发动机，推动地  球离开太阳系。目的地设定在4.3光年外的比邻星（半人马座三星，也就是“三体人”的故乡）。

人类希望，在那里重新找一个能带给地球温暖的新“太阳”。

这个计划，就叫“流浪地球”。

实施这个计划，不仅要历经千难万险，而且时间将会非常漫长，大概需要2500年，要100代人。

故事设定在未来地球面临危机时  电影剧照

在“流浪”之路上，失去了太阳光热的呵护的地球，地表温度降到了零下80℃以下，完全不再适合居住。

于是人类建造了庞大的地下城，转入地下生活。

我们这里要说的，是“流浪地球”计划中一个重要的科技装置，即推动地球离开太阳系、踏上漫漫流浪之旅的“行星发动机”。

对此科学家核算，地球要达到克服引力、离开太阳系的目的，这种发动机的推力必须足够强大。

地球表面成了冰封的世界  电影剧照

于是，这种发动机的体量就必须足够大：高度达11公里（比珠穆朗玛峰还高2200米），底盘直径达30公里！

这样的巨无霸开启后，单个机器就能产生150亿吨的推力；全球1万多座发动机同时启动，将产生150万亿吨的推力，推动地球离开太阳系。

这么大的发动机用什么燃料？“大刘”（刘慈欣）的设想是石头。

在电影中，用石头炼成的燃料球被称为“火石”。

工程车采挖岩石炼制“火石” 电影剧照

人类都在地下城中生活，只有开采石头、炼制火石和维护行星发动机的人才离开地下城，坐电梯来到曾经的家园——地球表面。

科幻电影中的地表，已经变成了人间地狱。寒风肆虐，冰雪笼罩了一切；城市建筑“遗迹”被封冻在冰层中，像山峰一样耸立！

海啸袭击后被冰封的城市 电影剧照

石头作燃料

石头当燃料？真是脑洞大开！我们只知道，石头能烧成石灰。

然而，刘慈欣的作品被称为“硬科幻”，不是白说的。如此惊人的想法，在物理学上却讲得通，那就是我们熟悉的“核聚变”原理。

提到“核”，大家并不陌生。没错，原子弹、氢弹以及核电站，采用的都是核技术。

不过它们还有所不同。原子弹与核电站的原理是“核裂变”，氢弹的原理是“核聚变”。

氢弹核聚变原理示意图  资料图

简单地说，核裂变就是原子量较大的元素裂变为原子量较小的元素，比如原子弹爆炸，就是重元素“铀  235”的原子核被中子轰击后裂变为较小的原子核的过程。

而核聚变恰恰相反，是原子量较小的元素聚变为原子量较大的元素。比如氢弹爆炸，就是氢的同位素氘和氚聚变为氦的过程。

无论是大核变小核，还是小核变大核，物质在核反应后的总质量都小于核反应前，损失的能量就转化成了光和热。

氢弹爆炸形成的蘑菇云  资料图/视觉中国

目前的技术条件下，核裂变已经可控，热能可以缓慢释放，也就是核电站技术。

而“核聚变”目前还不可控，现有的氢弹技术，只是爆炸式释放而已。

如何让核聚变的巨大能量平稳输出，目前这是个世界性难题。我国这方面的科学研究领先世界，取得突破的就是“人造太阳”项目！

“人造太阳”是一种很有前景的可控核聚变装置。遗憾的是，目前还处在原理实验阶段，距使用还有很长距离。（关于“人造太阳”，“说闻解事”曾专文介绍过。详情请点击：   “人造太阳”是个什么鬼？据说蓝天白云靠它了！   ）

中科院“人造太阳”装置 图/央视新闻

之所以称之为“人造太阳”，是因为它的工作原理类似于太阳。

不只是太阳，宇宙中很多恒星，都在发生核聚变。由于它们质量巨大，对核心产生超强压力，其中的“氢”发生核聚变转化为“氦”，从而源源不断地释放出光和热。

关于“核聚变”技术的使用场景，好莱坞电影中就有。那就是钢铁侠的人工心脏。他胸前那个发着蓝光的能量球，就是他的生命和动力之源。

说白了，那就是一个小型的核聚变反应堆！

电影《钢铁侠3》剧照

重元素聚变

我们回头来说“行星发动机”。

它之所以能燃烧石头获得动力，就是因为它能利用石头中的元素进行核聚变，从而释放能量。

石头如何核聚变？

其实，太阳的核聚变仍属于“轻核聚变”，主要是“氢”（原子量为1）聚变为“氦”（原子量4）。

而“氦”并不是核聚变的终点。可以继续聚变生成“碳”（原子量12），“碳”继续聚变生成“硅”（原子量28）。

太阳放光发热的原理就是核聚变 资料图/视觉中国

“硅”就是地球上岩石的主要成分。

核聚变中“硅”也并非终点，大质量恒星后期的聚变反应是“重聚变”，即“重元素核聚变”。

接下来的重聚变过程是这样的：“硅”（原子量28）→“硫”（原子量32）→“氩”（原子量36）  →“钙”（原子量40）→“钛”（原子量48）→“铬”（原子量52）→“铁”（原子量56）。

核聚变到了“铁”，就不再释放能量。

因此重聚变的“废渣”就是铁。

这个岩石星球最不缺石头  资料图/视觉中国

“重聚变”所释放的能量，比“轻聚变”（如氢弹爆炸）释放的能量要大得多。《流浪星球》中一座  座行星发动机喷射出蓝白光焰，巨大的能量就是从“硅”开始的重聚变产生的。

这种能量推动地球离开运转了46亿多年的太阳系，踏上漫漫征途，飞向宇宙深处。

场面何等恢弘，故事何等悲壮，而背后的逻辑，又是何等炫酷！

流浪途中被木星引力困住的地球 电影剧照

新能源思路

具体的故事我们不说了。要说的是刘慈欣“行星发动机”这一设想，本身就是“终极新能源”的一种解决方案！

我们现实的困境是，煤和石油等化石能源推动着社会发展，但也污染着人类赖以生存的环境。

这些能源又存量有限、不可再生。而目前光能、风能等新能源都不足以支撑起社会的发展需求。

石化能源容易带来严重的环境污染 资料图/视觉中国

于是，科学家早就把目光投向了核能。

当然，核能也有风险，就是核安全与核污染问题。但这主要说的是核裂变。相比较来说，核聚变的优越之处更明显，它不会产生核污染与核废渣，聚变后产生的是有用的新物质。

这样的核技术，显得好接受多了！

并且，随着技术发展，现存的风险也会越来越大程度上得到控制。

核能有风险必须要有技术保障  资料图/视觉中国

然而，目前人类已掌握的核技术，还只是“核裂变”及初级的“核聚变”。人类对核能的开发，还有很远的路要走。

“硬科幻”中提出的“重聚变”设想，虽然符合科学原理，但要变成现实，还需要经过漫长的过程。这就需要一代代科学家去努力攻关了。

无疑，重元素聚变技术正是新能源的未来之一。如果石头能变成燃料，住在岩石星球上的我们，还何愁能源问题无解？！

燃烧石头的“行星发动机”  电影剧照

并且在太阳系中，除了木星、土星、天王星和海王星等气态星球外，其它行星都是岩石星球。要是我们掌握了“重聚变”技术，可开发的能源就太多了！

未来一片蓝海，任凭我们的想象力纵横驰骋！

科幻并非空想，在未来它很可能变成现实。

当然，不仅要肯想、敢想，还要你肯努力、敢探索才行。

总之，有希望，有勇气，有努力，才有未来！科幻世界如此，现实世界亦如此！

“带着地球去流浪”只因不想放弃希望 /电影剧照

“流浪地球”计划五步骤

第一步，用地球发动机使地球停止转动，使发动机喷口固定在地球运行的反方向；

第二步，全功率开动地球发动机，使地球加速到逃逸速度，飞出太阳系；

第三步，在外太空继续加速，飞向比邻星；

第四步，在中途使地球重新自转，调转发动机方向，开始减速；

第五步，地球泊入比邻星轨道，成为这颗恒星的卫星。

人们把这五步分别称为刹车时代、逃逸时代、流浪时代Ⅰ（加速）、流浪时代Ⅱ（减速）、新太阳时代。

刘慈欣科幻作品封面截图

科幻电影中的“金句”走进了现实 /微博截图