理论上可以制造出《流浪地球》那样的行星发动机吗,产生的推力能推动地球离开太阳系吗?
网友解答: 想法是美好的,现实是残酷的。如果真的突然太阳要突然熄灭发生氦闪,那么很可惜的是我们并不能够制造像电影<流浪地球里面一样的太空发动机。原因如下:地球达到脱离太阳系,需要的
想法是美好的,现实是残酷的。如果真的突然太阳要突然熄灭发生氦闪,那么很可惜的是我们并不能够制造像电影<流浪地球里面一样的太空发动机。原因如下:
地球达到脱离太阳系,需要的能量太大,核燃料太多!地球净重6*10^24kg,想要逃脱太阳引力,速度必须达到29.8+16.7=46.5km/s的速度。这样的话,需要的动能就是:1/2*mv2=2.5*10^33J能量。如果核能燃料有千分之一的质量损失,核燃料燃烧4%,则需要6.8*10^19kg核燃料。如此巨量的核燃料,几乎相当于千分之一个月球。人类想要得到这么多核燃料,把地球挖空都不一定凑够。
而且,核能如何转化成地球动能也是个问题。太空中想要推动地球,人类必须利用“喷气式”飞机的工作原理,即像火箭一样向太空喷出气体。而利用核能直接驱动地球,人类更本就没有这方面的任何技术储备。所以,即便是核燃料找够了,人类也没有能力直接利用核能驱动地球!
其实,真正想要推动地球,单单靠原始的动力驱动形式并不行。必须要发展新的太空飞行技术,比如通过磁场或者某种重力场,改变局部空间曲率实现地球移动,这种技术才是未来真的实现流浪地球必须技术。
网友解答:《流浪地球》中的行星发动机叫重元素聚变发动机,属于核聚变引擎的一种。电影中的聚变发动机十分庞大,吃的是岩石,喷出的是高温等离子体,一台发动机全功率运行会产生150亿吨推力。
这种核聚变引擎还真不是科幻。首先核聚变理论早已为人类掌握,开发出不可控核聚变产品——氢弹,现在研究的难点是实现可控核聚变;其次,美国正在研究核聚变引擎,并计划在未来几年投入使用(当然有可能跳票)。
和电影《流浪地球》中的重元素核聚变引擎不同,美国的这款引擎是轻元素核聚变。为什么不采用电影中的重元素核聚变?答案是宇宙飞船比地球小巧,要求核聚变引擎必须轻巧,质量转化成能量的效率高,而重元素核聚变的质能转换效率低,适合地球这种应用环境:岩石燃料敞开供应,地面宽阔,发动机可以做到比珠穆朗玛峰高,大到让太行山脉小如土丘(大刘原话,不是我胡扯),来张图压压惊:
核聚变发动机的原理大致如下:将氘和氚的等离子体注入反应室;
在反应室中利用线圈产生的磁场对氘和氚等离子体进行压缩;
氘和氚发生核聚变之后从喷管喷出,释放能量,产生推力。
示意图如下:
美国宇航局(NASA)曾做过评估,在某次火星计划中,用化学火箭的话,全程需要发射9次,任务总耗时1680天,而采用核聚变引擎,时间将缩短到210天,只需一发运载火箭就可以搞定。具体见下图:
总之,核聚变发动机由于比冲优势、质量转换效率高,是未来替代化学火箭进行空间旅行的必备利器。这么说吧,核聚变发动机问世之日,即是人类开启行星旅行之时。
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