多大功率的發動機才能把地球推離公轉軌道?

羅德華晉


最近,好像所有人都在討論那部號稱國產首部硬核科幻電影的《流浪地球》,相信大家對於片中那種足以致使地球停止自轉甚至駛離公轉軌道的巨型行星發動機印象深刻,同時許多人也因此產生了疑問:這個設定到底有沒有現實可行性呢?雖然說在文藝作品當中找真實純屬抬槓,但這確實是個好問題。

那我們今天就來較這個真,首先來看看,片中所展現的,屬於一種叫做離子電推發動機的新型發動機,之所以不選擇傳統化學能發動機,原因有二:即使把地球上全部資源燒乾淨,地球也動不了多遠,更何況推力也不夠啊。

這其實也正是離子電推發動機的優勢所在:比衝大,所謂比衝,即用於衡量火箭或飛機發動機效率的重要物理參數,通俗來講,就是消耗同樣單位數量的推進劑,所能夠產生的衝量,現實當中同等規格的離子電推發動機,比衝可以達到傳統化學能發動機的10倍,排氣速度更是在後者的100倍以上。

目前,美國和中國均向太空當中發射過裝載著離子電推發動機的小行星探測器以及技術驗證衛星,即最近那一枚長征11號一箭四星當中其中的靈鵲1A,那麼它們的離子電推發動機推力到底有多大呢?說出來大家可能不信,只有10克左右,沒錯,可能連張質量好點的A4紙都吹不動。

但是它卻能夠像一艘帆船一般,以極小的能源消耗源源不斷地產生並積累推力,這樣持續下去,便可以積少成多,攢出足以媲美乃至趕超常規化學能發動機所產生的推力,以美國那顆黎明號小行星探測器為例,在剛開始的時候,它花了四天時間,才將速度從0加速到每小時10千米,要知道,一般轎車從0到這個速度只需要2秒,而超級跑車更是可以3秒內加速到每小時100千米。

彆著急,不久之後,黎明號小行星探測器的速度就會加速到每秒11千米,是的,你沒聽錯也沒看錯,是每秒的速度,而且是持續速度哦。

《流浪地球》原著當中那高11千米的巨型離子電推發動機,其本質實際上就是一座粒子加速器,能夠把離子加速到接近光速,每臺行星發動機能夠提供150億噸的推力,10000臺就是150萬億噸,聽起來是一股非常大的力量對吧?但實際上太陽給予地球的引力有3.5×10的22次方那麼多,菲菲都不知道該怎麼唸了,總之就是差遠了,直接飛出去是不可能的。

劉慈欣自然也意識到了這一點,所以在小說當中他給出的解釋是地球繼續繞著太陽軌道飛行了380年,然後在這個過程當中藉助太陽,木星和土星的引力彈弓效應來實現進一步加速,並逐漸偏離公轉軌道,從而遠離太陽系,再花2000多年時間流浪到仙女座乃至新恆星軌道。

當然,發動機推力問題解決之後,還有一點也必須具備,而這正是《流浪地球》裡面行星發動機的一個設計缺陷,甚至可以說,這一設計缺陷直接導致了整個計劃不可能實現,也就是說:地球不可能被推動哪怕一毫米。

如果巨型離子電推發動機想要推動地球,必須保證其在真空環境,也就是大氣層之外工作,大氣層的厚度在1000千米以上,而《流浪地球》裡面行星發動機的高度只有11千米,這就導致其無論作用力有多大,也只能夠相當於地球內部的作用,如果離子不能夠離開地球本身,哪怕發動機動力全開,把地球鑽個對穿,也沒法推動地球,就像無論你力氣再大,也永遠無法把自己舉起來是一個道理。

當然,《流浪地球》終究是個充滿想象力的科幻文藝作品,並非真實的科學計劃,所以也沒有過多較真的必要,在太陽系面臨崩潰的時候,劉慈欣筆下的人類選擇把整顆地球當做“諾亞方舟”一起帶走,而非像以往科幻電影裡面建造飛船逃離地球哪種設定,這個想法本身,才是最有想象力的中國式拯救世界啊。

節目之後再給大家留下一個討論,你們覺得,如果太陽即將走向生命終點,除了《流浪地球》的設定,還有什麼方法可以拯救人類,或者拯救地球呢?歡迎大家在留言區發表各自的想法,展示一下我們中國人的想象力一點也不必外國人差,歡迎各位轉載,虎妞菲菲非常期待和讓更多人一起來參與討論!


迷彩虎軍事


先把未來燒海水工程為抬飛地球玄幻神劇算一算玄幻的紙上談兵!

抬飛地球去流浪2500多年的100萬多天時間,在第一階段繞飛太陽離開太陽的地球行星發動機動力供應不能中斷,否則又被太陽太哥的吸引力又吸回!不能前一退一及前三退四,抬地球飛不是跳舞的前進後退又休息,是不能中斷動力供應!連續100萬天沒有沿途N百萬顆N億顆開礦星體的能源支持,抬飛地球只能稱為玄幻片的吹牛不上稅又吹牛上稅不嫌貴!一鼓作氣抬飛地球長征2500年100萬天的不停動力供應奇蹟,在21世紀東方玄幻神劇中燒啥子燃料及各種成本的忽略不計算不使用,才讓吹牛成功!

全球海水發電工程:先把發電廠成本及發電廠數量及核聚變人工太陽數量N億座電廠建設成本才能大規模發電,以及人工太陽技術普及時間,以及建設這麼多人工太陽電廠的時間……綜合的成本先擺一邊,為抬飛地球東方玄幻流浪地球神劇算一算燒海水工程提供能源!

未來號稱水變油的海水變油工程正在實踐,一升海水變為300升油的成本,300升油又發電成本;人工太陽技術也是飛船派也支持的技術!

抬飛地球的玄幻神劇燒光海水當燃料也為其算一算,用光地球一切資源為了抬飛地球能飛多少天的天上蹦躂!

抽乾全球海水在20天內用盡發電?還留不留點海水喂鯨魚,還留多少海水保持海洋生物生存?

20天內抽乾全球海水成本?20天內用光全球海水需多少N億座又N億座的海水發電廠!

地球海水從132億億噸到140.65億億噸之間,一千升海水為1030公斤的一噸多一點的海水密度!為了東方玄幻神劇抬飛地球選取數字為全球海水140000億億升方便計算,也就是14萬億億升海水乘以每升海水變油300升就等於4200萬億億升油的數量!

不以100升油推飛一噸重量在天上飛一天的86400秒的玄幻價計算;100升油折中發電為300度電,為東方神劇流浪地球以更低燃料價的超低玄幻價100度電推飛一噸重量飛一天24小時86400秒作計算!

海水變油4200萬億億升油乘以每升油折中發電3度計算,就是12600萬億億度電;海水抽乾發電12600萬億億度電除以100度電推飛重量一噸飛一天可以推飛126萬億億噸在天上飛一天!推飛126萬億億噸除以地球60萬億億噸自重等於2.1天在天上飛的時間!全球海水推飛地球2.1天乘以每天86400秒等於181440秒!地球自重60萬億億噸減去海水重量省不了幾個電錢去推動地球的又精細計算!

全球海水發電12600萬億億度電,除以100度電推飛一噸重量飛一天24小時,換算去推飛自重60萬億億噸地球都還只能推飛2.1天的時間!

一秒鐘一度電推著864噸重量飛一秒的超低玄幻價:全球海水發電12600萬億億度電也只能推動地球60萬億億噸重量飛181440秒!

100度電推飛一噸重量飛一天乘以自重60萬億億噸地球!推飛地球一天等於6000萬億億度電又除以每天86400秒,等於694.44444億億度電推飛地球一秒!地球自重60萬億億噸除以694.44444億億度電,等於864噸重量讓一度電推飛在天上飛1秒!100度電推飛一噸重量飛一天86400秒超低耗電的玄幻價為東方抬飛地球神劇計算!

自重60萬億億噸地球除以864噸有694.44444444億億度電單位推飛地球一秒又乘以每天共計86400秒為6千萬億億度電;100度電推飛一噸重量飛一天的玄幻價!一度電推飛864噸在天上飛一秒是不是玄幻超價價?100度電推動86400秒的一噸重量在天上飛一天就是86400秒的超低玄幻價!

全球海水發電12600萬億億度電除以每天推飛地球耗電6000萬億億度電,也只能推飛自重60萬億億噸地球離開太陽才開始繞大圈子2.1天的50.4小時就沒電了,又白白耗光了地球50.4小時電量又跟著太陽太哥繞圈子混日子!

以一度電推飛一噸重量在天上飛一秒,全球海水發電量12600萬億億度電可以推飛12600萬億億噸在天上飛一秒,可推飛12600萬億億噸除以60萬億億噸地球,有2100秒的可推飛地球在天上飛!2100秒除以每分鐘60秒可飛35分鐘;一度電推飛一噸重量在天上飛一秒計算:全球海水發電量能推飛地球35分鐘;也就是35分鐘乘以每分鐘60秒就等於2100秒!!

接下段!!


上萬個地球宇宙海自由


古希臘偉大物理學家阿基米德在二千多年前曾經說過“給我一個支點我可以撬動地球”這句話用於回答以上問題是非常恰當,確實如果真有足夠長和結實的槓桿,在宇宙中有一個合適距離的星球作為支點一定是可以撬動地球因為這是槓桿原理。

如果想造出一個強大的機器推動地球這是個痴人說夢的笑話,因為地球是有質量和引力的,當機器力量大於地球引力時機器會被推出地球,如果機器懸浮在空中去推動地球因太空中沒有氧氣不可能利用噴氣發動機產生推力,再說要推動地球的發動機就是把地球上所有的空氣都用上都不夠,為此機器需要地球之外有個地面支點,這就是與槓桿相似的力的原理,這也是阿基米德的偉大之處。


棲雁林


功率與能不能推離公轉軌道就是沒有關聯的,關鍵是對地球的作用點,有了作用點,只要功率不為零就能推離,只是推離的速度有限。

在太空中飛行唯有用動量守恆,在實際當中質量是關鍵,要想把整個地球快速推離是不可能的,只有損失地球質量,產生兩個反方向相等的動量來產生速度 然後飛離。不用什麼發動機都能讓地球脫離軌道,只要讓地球上有質量的東西脫離地球引力就能讓地球偏離軌道,比如發射火箭,每發射一顆脫離地球引力的火箭地球軌道就會發生偏離,只是這點偏離可以忽略不計,火箭脫離地球時速度太慢,質量與地球相比太小。

如果真要史地球光離開 就必須要有地球質量乘以光速的能量,也只能帶走 地球質量一半……


用戶7822109599313


真能託動地球,就連月球也會動,太陽會離開地球,這三樣少一樣,將被黑洞吞吃。


我愛祖國美139


理論上很簡單的,雖然地球質量百度一下大概是5.965×10^24kg,很大吧,但如果你能站在太空中,輕舒雙臂奮力一推,根據經典的牛頓運動定律,它的加速度是會改變的,跟你施加的推力是成正比的,礙於地球的質量很大,產生的加速度是很小很小的,儘管小,只要你持續不斷的退推,只要推足夠的時間,地球的速度肯定發生巨大的變化,足夠脫離原來的軌道了。


Chinsong


所謂“科幻”,原理可行謂之“科”,技術不論謂之“幻”。

講原理,按愛因斯坦質能公式,直接將地球加速到千分之五光速也只需損失地球質量的八百萬分之一,所以理論上能源足夠。

講技術,現在的核能技術,才發展了幾十年,尚處於初級階段。在故事幾乎全理工科社會的設定下,事關地球命運的核能技術,經過幾百上千年(啟航幾百年後才木星彈射,太空旅行兩千多年)全力發展,難以想象會發展到何等地步。這點上,原著的核能技術一成不變,倒是一個紕漏。


SmileyWalker


上個世紀,美蘇兩個超級大國最瘋狂的時候,都有數萬顆核彈,如果堆在一起起爆的話,可以把地球推離軌道10年,


cbleeg


太陽變成紅巨星時會拋出大量物質,這一過程就會把地球等行星推離軌道,不走都不行。當地球擺脫了太陽的引力後,再啟動等離子發動機調整好運行方向(只是調整方向),朝著新太陽,地球會一直走下去,直到被新的恆星捕獲,這叫借力


雲空楊勇解紅樓


宇宙大爆炸,只需一瞬間。


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