[流浪地球] 物理博士生看《流浪地球2》啥体验
转向发动机和推进发动机
作为硬核科幻迷，我们在半年前就估算过地球流浪的第一步——刹住自转该如何进行了（如何让太阳从西边升起）。我们假设发动机采用的是老航天喜爱的工质推进方案，并假设发动机能把工质以第二宇宙速度11.2km/s喷出，然后算算看这需要多大的功率。
按照电影制作手记里规划，人们花了26年完成刹车，但原着小说里是花了42年才完成的，这里我们采用小说的时间。经过计算[2]，两千台转向发动机需要每秒总共喷出733.6亿吨工质，平均功率达到4.6×10^21W。
你可能对这个数没什么概念，我打个比方，这相当于它一秒钟就要消耗2021年一整年全球发电量的45倍。对照目前的工程技术，这是2000亿个三峡发电站的装机容量，或5750亿个核裂变电站机组（以目前装机容量最大的柏崎刈羽核电站为计量单位）。但对于太阳来说，这又只不过是它辐射功率的十万分之一。
换算下来，发动机的总推力要达到8.21×10^17N，所以单台发动机的推力要达到410亿吨。但是，原着和电影都设定一台发动机的推力是150亿吨[1]，保险起见，我建议把这个设定再往上翻两倍。
发动机启动会产生巨量的热，所以在计划伊始，地表温度会上升到七八十摄氏度，两极冰川融化，加上自转停转引起的潮汐，一些临海城市会被淹没。
被淹没的上海和巨大的行星发动机
这么巨大的推力，要从哪里获得能量呢？《流浪地球》假想了一种技术——重核聚变，也就是“烧石头”。我们先讲讲什么是核反应。
原子核由质子和中子构成，它们统称为核子。核子结合成原子核会释放能量。在核反应过程中，核子的结合方式会发生改变，这种结合方式重组的过程伴随着能量变化。如果某个核反应吸收能量，那说明初态比末态的能量低，如果核反应释放能量，那说明初态比末态的能量高。
由于核反应中核子数守恒，我们把一个原子核结合时所释放能量除以它的核子数，从而定义出在该核中核子的平均结合能。平均结合能越大，说明核子具有的能量越低，反应活性就越差。而平均结合能越小，核子具有的能量就越高，更容易发生核反应。
不同原子核的比结合能
从图中可以看出氕具有的平均结合能最小（因为它只有一个质子，还没有结合），Fe^56的平均结合能最大。凡是平均结合能比Fe^56小的原子核，都可以通过核反应向Fe^56靠拢并释放能量。在Fe^56左边的原子核可以通过聚变变成Fe^56，而在右边的原子核可以通过裂变变成Fe^56。
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好新闻没人评论怎么行，我来说几句
作为硬核科幻迷，我们在半年前就估算过地球流浪的第一步——刹住自转该如何进行了（如何让太阳从西边升起）。我们假设发动机采用的是老航天喜爱的工质推进方案，并假设发动机能把工质以第二宇宙速度11.2km/s喷出，然后算算看这需要多大的功率。
按照电影制作手记里规划，人们花了26年完成刹车，但原着小说里是花了42年才完成的，这里我们采用小说的时间。经过计算[2]，两千台转向发动机需要每秒总共喷出733.6亿吨工质，平均功率达到4.6×10^21W。
你可能对这个数没什么概念，我打个比方，这相当于它一秒钟就要消耗2021年一整年全球发电量的45倍。对照目前的工程技术，这是2000亿个三峡发电站的装机容量，或5750亿个核裂变电站机组（以目前装机容量最大的柏崎刈羽核电站为计量单位）。但对于太阳来说，这又只不过是它辐射功率的十万分之一。
换算下来，发动机的总推力要达到8.21×10^17N，所以单台发动机的推力要达到410亿吨。但是，原着和电影都设定一台发动机的推力是150亿吨[1]，保险起见，我建议把这个设定再往上翻两倍。
发动机启动会产生巨量的热，所以在计划伊始，地表温度会上升到七八十摄氏度，两极冰川融化，加上自转停转引起的潮汐，一些临海城市会被淹没。
被淹没的上海和巨大的行星发动机
这么巨大的推力，要从哪里获得能量呢？《流浪地球》假想了一种技术——重核聚变，也就是“烧石头”。我们先讲讲什么是核反应。
原子核由质子和中子构成，它们统称为核子。核子结合成原子核会释放能量。在核反应过程中，核子的结合方式会发生改变，这种结合方式重组的过程伴随着能量变化。如果某个核反应吸收能量，那说明初态比末态的能量低，如果核反应释放能量，那说明初态比末态的能量高。
由于核反应中核子数守恒，我们把一个原子核结合时所释放能量除以它的核子数，从而定义出在该核中核子的平均结合能。平均结合能越大，说明核子具有的能量越低，反应活性就越差。而平均结合能越小，核子具有的能量就越高，更容易发生核反应。
不同原子核的比结合能
从图中可以看出氕具有的平均结合能最小（因为它只有一个质子，还没有结合），Fe^56的平均结合能最大。凡是平均结合能比Fe^56小的原子核，都可以通过核反应向Fe^56靠拢并释放能量。在Fe^56左边的原子核可以通过聚变变成Fe^56，而在右边的原子核可以通过裂变变成Fe^56。
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