空间天气影响下的《流浪地球》

空间天气影响下的《流浪地球》
2019年02月22日 09:31 新浪科技综合

  来源:中科院之声

  “在很多年以前,人们不关心太阳,只关心一样叫做钱的东西。”当太阳就要毁灭,太阳系已经不适合人类生存,地球人别无选择,只能让地球去流浪,到太阳系外寻找新的?#20197;啊?#20026;了让地球获得足够的速度,除了建造行星发动机推动,电影中的地球人还用了深空探测中常用的一?#23567;?#34892;星借力。

木星借力示意图木星借力示意图

  行星借力,简单的说就是让飞船从行星边上飞过,跟着行星跑上一段,利用行星的引力来加速飞船。这一招,耗费(燃料)少,收益(速度增量)大。早期飞往太阳系深处的“先行者号”飞船、已经到达恒星际空间的“旅行者号”、最新的“新视野号?#20445;?#36824;有流浪的地球都采用了这种技术。“价格便宜量又足,我们一直都用它”。

  行星借力的关键是要让飞船靠近行星,进入行星引力足够强的区域,但又不能太靠近,就像一位知名企?#23548;?#25551;述企?#23548;?#21644;政治家之间关系,?#26696;?#20182;恋爱,不要结婚”。飞船如果太靠近,就会撞上去。像电影中所描述的那样,地球想通过木星借力,结果?#24247;?#22826;近,差点撞上去,最后不得不点燃木星制造大爆炸才得以将地球从木星上推开。

点燃木星点燃木星

  “道路千万条,安全第一条?#20445;?#34892;星借力也一样。借力的过程中飞船撞上行星,造成“船毁任(务)(玩)完”的风险是一个必须考虑的因素。历史上,?#30334;?#21033;?#38498;擰?#26408;星探测器计划通过地球借力飞往木星,飞船上携带了一些用于发电的核燃料。万一核燃料在大气中扩散造成地球上大量的人、动植物死亡和环境的巨大破坏。因此,环保组织一度上法庭申请禁止令,阻止?#30334;?#21033;?#38498;擰?#39134;船的发射。?#30334;?#21033;?#38498;擰?#24046;一点就“出师未捷身?#20154;馈薄?#21518;来,经过著名天文学家、?#30340;?#23572;大学教授卡尔萨根撰文解释,?#24471;?#31185;学家在计算航天器的轨道时非常谨慎,而且负责做这个行星借力计算的团?#21491;?#38750;常有经验,出现飞船撞上地球的机率非常非常小,才平息了这场官司。

命运多舛的?#30334;?#37324;?#38498;擰?#39134;船命运多舛的?#30334;?#37324;?#38498;擰?#39134;船

  ?#29575;?#19978;,即便以今天的技术水平,人类也已进行了多次行星借力,没有一次出现过电影中地球撞向木星的情形。更何况“地球去流浪”发生在距今至少数亿年以后,那时候的行星借力模型只会比今天的更精确,计算能力也比今天的更?#30475;螅?#23545;于行星借力的掌?#25214;?#26356;加精准。那为什么还会出现电影中操作失误,导致地球撞向木星的结果呢?

  答案只有一个,那就是太阳爆发。在影片开头出现的那个精美的太阳冕环画面,就是太阳表面被磁场约束的高温等离子体,在一定条件下这样的等离子体会爆发,以每秒数百甚至数千公里的速度撞向地球。从地球上看,这个速度非常快。飞机以这个速度飞行,从北京到纽约只需要几秒钟。从太阳到现在的地球的位置,以这个速度传播的太阳爆发需要一到两天的时间。需要注意的是,现阶段太阳的爆发只能影响空间天气,不足以显著改变地球轨道。

太阳大气中的等离子体环太阳大气中的等离子体环

  在太阳即将开始膨胀的阶段,太阳产生强烈的爆发可能性也是有的。在地球靠近木星进行借力的前两天,一个前所未有的太阳爆发产生了。这次爆发活动非常强烈,喷出的等离子体速度超过了10000公里。当时所有的科学家都在忙于维护行星发动机,没有人注意到这次太阳的活动。还是那句话,没有人关心太阳。

  正所谓无巧不成书,就在地球靠近木星进行借力飞行的关键阶段,太阳喷发出的高速等离子体流抵达木星附近,轻轻地在地球身上推了一?#36873;?#22320;球在推力的作用下偏离了预定的轨道,向木星飞去,差点导致了地球和人类的毁灭。最后吴京扮演的中国航天员刘培强不得不牺牲?#32422;?#21644;空间站来挽救地球。

  如果当时有空间天气的观测,及时发现太阳爆发活动,科学家们可以调节地球的飞行轨道,等太阳风暴经过后再进行木星借力飞行。这样可以避免一场悲剧,刘?#32454;?#23376;也有重新团聚的机会。

  《流浪地球》里另一个可能和空间天气有关的情节是,影片中的车辆依然由人工驾驶,而非无人(人工智能)驾驶。

  在经历数亿年的技术进步后,人工智能将会非常发达,无人驾驶的车?#23621;?#35813;早就制造出来了。为什么影片中的车?#25937;?#36824;是人工驾驶呢?据推测,答案有可能是太阳爆发产生的高能粒子摧毁了人工智能驾驶的芯片。所以电影中刘启等人只能?#32422;?#24320;车了。高能粒子损坏芯片在航天历史上时有发生,而且是损?#30340;?#20010;芯片是随机的。在电影中被破坏的正好是人工智能驾驶芯片,其他的芯片?#32426;?#22909;无损,车还能开。

  “道路千万条,安全第一条,行车不规范,亲人两行泪。”如果不是因为太阳爆发,刘启等人就不用?#32422;?#24320;车,而我们也无缘听到这么可亲可?#23567;⒗世?#19978;口的提示音了。

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