来源: 发布时间:2019-05-17
从一个星球到另一个星球,如蝗虫掠过庄稼,我们的梦,把自己惊醒。同一天,同一个梦里,没有星星,夜漫长,梦无多,披衣立,锿灯下,将灵魂订集成册,在装祯的缝合中睡去。宇宙的早晨,千百万个太阳升起,星际花凄艳、端庄、秀丽。摘一朵幽蓝的花,走进星系墓地,走近银河系,回忆起,我们在时间时代的一些人、情、事、物,在太阳系,在地球的日子里。
——摘自诗歌《在地球的日子里》
□ 张 闻
科学家们发现太阳急速衰老膨胀,短时间内包括地球在内的整个太阳系都将被太阳所吞没。为了自救,人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划,即倾全球之力在地球表面建造上万座发动机和转向发动机,推动地球离开太阳系,用2500年的时间奔往另外一个栖息之地在影片《流浪地球》中,人们为了留下人类宝贵的生存之地——地球,开始了一场勇者的冒险。
地球的宿命到底是什么?它历经46亿年火与水的洗礼,最终著成了厚厚的一部“地层之书”,一层层的沉积,记录着地球母亲的历史,千百年来,她以强大的包容性给世间草木、万物生灵以滋养。自人类智慧诞生以来,地球也在发生着翻天覆地的变化。科技——地球人智慧的结晶,它的发展如奔腾的大海,一发不可收拾。一座座高楼大厦拔地而起,各类科技创新产品层出不穷,它以飞速发展的姿态,将地球的面貌焕然一新。然而,科技发展、人们生产生活水平提高的背后却是人类欲望的不断增长以及地球的满目疮痍。环境褪变、污染遍地这一切对人类赖以生存的家园产生了极大的威胁。难道,在不久的将来,地球真的要走向“流浪”的境地?在当下,我们应该做的又是什么呢?科学的迷雾正在被人类一层层揭开。
天马行空的创意——科幻照应现实
科幻文学的创意,很大程度上来自现实生活中科学技术的进步。在惊讶于科幻作品中琳琅满目的科技特效时,也不得不惊叹人们无穷的创造力。
《流浪地球》的故事,就发生在50年后的未来,时间线与现实接轨,没有特别强的距离感、陌生感。其中出现了大量考究的细节、贴近于现实的设施、装备。领航员空间站、行星发动机、地下城、运载车这些电影中的“神器”充满想象力和希望;但并非完全架空,它们大都带有中国科技创新成果的影子。
领航员空间站VS天宫空间站
在电影中,“领航员”空间站承担了全球通信、信息存储、开辟道路等各项使命,成为地球上全人类的中枢平台和未来希望。在现实中,由航天科技主导研发制造的中国“天宫”空间站,建成后将成为我国长期在轨稳定运行的国家太空实验室,国际科技合作交流的重要平台。从尺寸上看,它虽然没有“领航员”那么大,但是也“五脏俱全”。
据了解,空间站三舱组合体质量重约66吨,额定乘员3人,乘员轮换期间短期可达6人,具备10多吨载荷设备的安装和支持能力,设计寿命不小于10年,具备通过维修延长使用寿命的能力,并具备一定扩展能力。
空间站的核心舱命名为“天和”,是空间站的管理和控制中心,主要对整个空间站的飞行姿态、动力性、载人环境等进行控制。在核心舱内,科研人员一共布设了300多个传感器,可以测量900多路信号,目的是为了测量这个22吨的大家伙在发射过程中,到底能够承受多大的载荷。此外,核心舱还配置了兼具气闸舱功能的节点舱,用于实验舱、载人飞船、货运飞船等飞行器与其交会对接和停靠,接纳航天员长期访问和物资补给,支持航天员出舱活动等。
行星发动机VS核聚变“人造太阳”计划
影片中,人类为了推动地球离开太阳系,建造了1万多座行星发动机,高达11000多米,每台可产生150亿吨的推力,但所用的燃料只是石头,其原理是“重核聚变”,简单来说,即是将石头中所包含的元素进行核聚变反应。
在科幻世界中,核能是人类驰骋宇宙、穿越黑洞、实现空间跳跃等绝对的主力。事实上,我国早在1983年便提出了“热中子反应堆—快中子增殖堆—受控核聚变堆”的核能三步走发展战略。在聚变堆阶段,位于中核集团核工业西南物理研究院的中国环流器二号A(HL—2A)装置正在承担国际热核聚变实验堆(ITER)计划相关的前沿物理问题与关键技术的科研任务,并实现了多个突破。
科学家计划用磁场把一团高温(上亿度)高压的等离子体“火球”悬浮起来,跟周边的任何材料不接触,这时就可以对等离子体加热、控制,以实现受控聚变反应而释放能量。这与太阳发光发热的原理相似,因此人们将这类装置称为“人造太阳”。
国际上通过合作和技术共享,共同进行核聚变研究。2006年,中国作为七方之一参与ITER计划。10多年来,中国在受控核聚变方面开展了全面而深入的研究,核聚变科学和工程成果显著。在人类追逐“人造太阳”的路上,中国正从“追赶者”“并跑者”,成长为具备强大国际输出能力的“领跑者”。
地下城VS全球最大“地下城”武汉光谷
在影片中,没有了太阳光照,地球的气温急剧下降,人类只能依靠地球本身的热量。地核温度高达6000℃,地下拥有丰富的地热资源。因此,人类转入地下5000米的地下城。
目前,由航天科工下属宏达集团和吉林大学共同研发制造的我国“地壳一号”万米钻探机已经挖到了地下8000米左右的深度。建造地下城,深度已经不成问题。
2018年7月,“地壳一号”正式宣布完成“首秀”:完钻井深7018米,创造了亚洲国家大陆科学钻井新纪录,标志着我国成为继俄罗斯和德国之后,世界上第三个拥有实施万米大陆钻探计划专用装备和相关技术的国家。
“地壳一号”万米大陆科学钻探钻机组装后约20层楼高,整个组件占地1万多平方米,钻进能力可达到1万米。科研团队自主研发、改进了该钻的高转速全液压顶驱系统、高精度自动送钻系统和起下钻自动排管系统等一系列关键技术,并采用国内领先的数控变频电动钻机技术,使其钻探能力达到世界先进水平。目前,“地壳一号”日钻进速度最快可达到265米,最快机械钻速可达到每小时28.8米。
如今,由中国建筑股份有限公司承建的武汉光谷中心城正在建设3层的地下空间,空间之间互相连通,总建筑面积51.6万平方米,相当于72个足球场,建成后将成为全球规模最大的单个地下空间项目。
地下空间建成后将形成交通、购物、办公、娱乐、文化等设施齐全的地下城市,居住人口达40万。地下城包括下沉式广场,种植有花木,设置有喷泉等设施,并有4条地铁、地下走廊、2000个停车位、长23.5公里的综合管廊市民不出地下空间,也能享受舒适生活。
解开谜团——地球真的能“流浪”吗?
花开花落终有时,万事万物都有自己终结的时间,地球——我们赖以生存的家园,也并不能天长地久,总有终结的一天。但现实真的能如电影一般,让地球去“流浪”吗?
其实地球最终的宿命,与太阳也息息相关。与人从衰老走向死亡的过程所不同的是,太阳生命终结的过程是丰富的、绚烂的、激烈的,在经历一系列膨胀、爆炸与脉动后,最终归于沉寂。因为太阳这个天空中的“大炉子”,随着时间的增长会越烧越旺。当煤炉中的煤燃尽时,我们会想办法将灰烬清出再加入新煤保持炉火继续燃烧。然而,对于太阳这样的恒星,没有外部的力量为它完成这个过程。核反应消耗氢、形成氦,而产生的氦就堆积在恒星内部。由于氦的分子数要大于氢,因此恒星内部的密度将会随着恒星年龄的增加而增大,内部核反应的速率也会逐渐增加。
研究计算表明,目前太阳的核反应速率大概比太阳刚成为主序恒星时大30%,而在55亿年后(这个数字具体多大不同学者可能会有不同的结论,但总体上都是几十亿年的数量级),不断加快的太阳核反应速率将使得当时太阳辐射出的能量约是现在的2倍。在如此剧烈的辐射照耀下,地球表面的温度将超过300多摄氏度,海洋和湖泊中的液态水早已被汽化。以我们现在的认识,在这种环境下包括人类在内的生物体都是无法生存的。除非当时的人类研发出了能够遮挡太阳剧烈辐射的装置,否则就不得不踏上流浪之旅了。
在“流浪地球”计划中,第一步就是让地球停止转动。事实上,地球的转动能是2.24E29焦耳,这个能量非常巨大,大约相当于1万亿(1E12)个大伊万的氢弹同时爆炸。如果在不远的未来,人类能够熟练掌握了重核聚变能力的话,产生的能量能力将极大提高。按照电影所说,每个行星发动机通过重核聚变能够产生150万亿吨的推力,应用到地球质量上产生的加速度是0.000000025(或者2.5E-8)米/秒。在赤道附近的转动速度大约就是每秒460米。对于一个发动机而言,如果能够持续不断地产生反推力,那么也需要218569天(大约600年)的时间才能够让地球停止。
不过按照电影所言,在这一万个行星发动机当中有一部分是位于赤道之上用于减速的,如果数量可以达到100左右,那么就可以在相对比较短的时间用来停止地球转动,前提是这些发动机是持续不断并且提供相同的反推力。其难度非常之高,对于地球人类几乎是不太可能做到的事情。
活在当下——珍爱我们的地球家园
其实无论“流浪地球”计划是否成真,我们在可以看见的未来里都不用担心被太阳吞噬的问题。太阳是一个质量不大的恒星,它身上发生的变化是缓慢的,极少情况下会出现突变,至少要到10亿年之后,青年的太阳步入中年,它的膨胀才会真正影响到人类的生存,但如果人类那个时候还没有能力迈向星辰大海的话,人类的文明也早就灭亡了。比起担忧这些问题,现如今,人类自身对环境的破坏问题更加迫切。
2018年10月12日,联合国气候变化专门委员会(IPCC)发布了一份重磅报告:《IPCC全球升温1.5℃特别报告》。这份报告引用了40个国家91位作者和编辑超过6000篇的科学文献,由全球数千名专家和政府审稿人一起贡献完成,得出的结论令无数人震惊:目前,全球气温较工业化前水平已经升高了1℃,如果按现有的温室气体排放速度,将在2030年到2052年之间升温到1.5℃,并将持续上升。而当全球升温超过1.5℃到达2℃时:99%以上的珊瑚礁将会消失,全球将至少增加4.2亿人口,面对频繁的极端高温热浪天气,由于气候变化而面临水资源短缺的人口将增加50%
2016年,世界177个国家签订了著名的《巴黎协定》,其中最重要的一条是:全球气温升幅必须被控制在2℃以内。然而近两年来,越来越频发的极端天气,全球多地因高温引发的大量死亡事件让科学家们意识到,2℃这个目标已经不足以让地球起死回生。1.5℃,将是地球这个危症病人所能承受的极限,而我们现在已经用掉了1℃的份额。
除却气温的上升,物种灭绝的状况也堪忧。联合国生物多样性大会对物种灭绝速度进行了估测,认为现今地球每小时就有3种生物灭绝,也就是1天灭绝72种生物,1年灭绝26280种。对物种灭绝的确切速度依然存在争议,但是毫无疑问的是,地球上大部分的动植物都处在水深火热当中。联合国生物多样性大会列出了具有权威性的濒危动物“红色名单”。同时该组织估计全球大约有16300种动植物物种已处在灭绝的边缘,41000多种生物则遭到生存的要挟。该组织还表示全球1/8的鸟类,1/3的两栖动物和1/2的海龟类处于危险当中,70%的植物也处于不同程度的危险当中。地球,我们赖以生存的家园,如今正一天一天面临着极大的威胁。
全球气候变暖、臭氧层破坏、大气污染和酸雨蔓延、森林锐减、土地荒漠化等方面一连串令人触目惊心的数字,都揭示了人类对这颗美丽星球的无情伤害。人类的生存离不开空气,但浓烟、粉尘、臭气、酸雾这些工业文明的产物却正在把大气层变为空中垃圾场。
人总是在失去时,才知道拥有时有多么的珍贵。
当我们将望远镜指向浩瀚的宇宙之中,试图从繁星间找到一颗与我们同样幸运的行星时,却始终没有一个确定的安身之所。流浪,其实最终的目的是为了寻找我们内心所丢失的归属感。而现在,我们要好好珍惜我们的家园,不让战争、污染、气候变化、能源消耗将其破坏,将一个美丽多彩的地球一代一代地传下去。科