09.24 脑洞大开!为什么有人要飞上月球吃月饼?

脑洞大开!为什么有人要飞上月球吃月饼?

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飞上月亮吃五仁

中秋节赏月和吃月饼是同等重要的事情,但是人类历史上好像还没有谁做到了在月球上吃月饼。当然啦,跑到月球上吃月饼就达不到赏月的效果了。但是逼格高啊!那跑到月球上去吃月饼会需要点什么代价呢?

月亮从哪来

为了回答这个问题,我们首先需要了解一下月球:

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月球是地球唯一的天然卫星,也是太阳系第五大卫星。它的密度是一大特色,仅次于木卫一,是太阳系第二高密度的卫星。由于它相对庞大的体型和很高的密度,这个卫星以其重力对地球有着举足轻重的影响。地球上的潮起潮落就是月亮和太阳共同作用的结果。古代西方人就意识到了月球对水位的控制力,并据此认为月球对人体充盈着水分的大脑和血管也有影响。在满月下人类容易变得暴躁、焦虑、智力下降。英语中的“疯狂”一词 lunatic 就来自于拉丁语的“月亮” Luna。至于满月之夜狼人变异就更是这个逻辑的演化产物了。

排名第五的月球

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月球对地球的影响是如此之大,以至于她的身世也成为了一个难解的谜题。世界各地的神话都有关于月亮形成的传说,比如中国人认为月亮是夸父的眼睛、希腊人认为月亮是月神塞勒涅的马车等等。

今天的科学家对月球的形成仍然没有达成统一意见,有人认为月球是从地球被甩出去的物质,有人认为是地球捕获了经过的小星体,有人认为地球和月球是一团物质所生的兄弟星,但这些学说都有点问题。

目前得到大多数科学家同意的理论是碰撞说:一颗火星大小的流星怼了一下地球,把一团物质撞飞出去,形成了如此高密度的月球。

关于月球形成一种看法

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月球的核心是固态铁,其外层包裹着液态铁(外核)。再外层是橄榄石、斜辉石、斜长石等不那么坚硬的矿物。到了外壳,就基本是斜长岩了。其主要成分二氧化硅和氧化铝和地球上大量存在的矿物没有什么不同。

这些莫氏硬度在6.5以下的矿物构成的地层形成了一个月球的坚固外壳。如果不是这一层神奇的外壳,我们早就看不到月球了。这是因为月球没有大气层这一点本来是可以致命的。(陨石会砸烂月球)

月球含铁良地图

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月球自转一周的时间正好和公转一周的时间相同,所以总是以一面朝向地球。我们也把这一面人为地命名为月球的“正面”(其实一个球体哪有什么正面反面)。千百年来我们和古人赏的月其实是同样的。

这也引起了古代天文学家好奇心的爆棚:月球反面究竟是什么呢?是不是和风月宝鉴一样背面住了个骷髅骨?其实月球背面完全没有啥,有的只是无数环形山。

神秘的月球背面

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以及一张同名专辑

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目前我们看月球表面的照片,会发现很多坑坑洼洼。请脑补一张遍布痘坑的大脸。这座星球是要经历过多少沧桑才会在脸上留下这么多可怕的印记。

这些环形山被认为是一些小星星或者彗星撞击月球表面留下的痕迹。有的已经很有年代,被冲击波拉出来的环状已经开始崩塌;有的则很新,从照片上还能看到冲击波留下的波纹。地球也常常会遇到这样的不速之客,但是大气层剧烈的摩擦一般会把它们消灭在天际,这就是所谓的流星。没有大气层的月球无法提前消解这些小星体,只能用身体硬扛,如果不是因为外壳硬、密度大,可能早就变成碎渣渣了。

如此看来其实月亮并不是人类想象中的女神形象,完完全全是个硬汉。最让人类赞叹的,是这些陨石坑一般都不深,即使是直径200公里的坑深度也不过5、6公里,明显不成比例,可见月亮有多硬。

月球表面

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也正因为月球表面没有大气层,月球上也就留不住液态水。即使有水,在太阳的直接照射下这些水也会发生光解。虽然月球探测器在观察时发现月球的南北极有少量水蒸气,但这明显还不足以满足人类生存之所需。

月球北极

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月球南极

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好了介绍了月球的一些基本情况,等会赏月的时候如果你能有伴的话,就可以开启装逼模式成功撩妹。

如果真的有如果的话。

接下来,我们将要回答开篇提出的问题:如何在月球上吃月饼。我们即将进入一个充满数字的计算的世界,学渣勿入。

五仁登月

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需要登上月球,首先一个人要脱离地球引力的控制。这就需要达到所谓的“地球逃逸速度”,大约是11.2km/s。假设我们试图把体重63公斤(身高你猜)团长孙绿弄到月球上去,就需要用动能公式算得

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团长与五仁大月饼

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好吧为了凑个整,我们让团长拿着一个一斤重的脸盆大小的五仁月饼上天。那就是40亿焦耳的能量。无论你是用什么加速方法,哪怕是用电磁炮把团长射出去,这个数字都绝对不能再少了,否则就无法把团长加速到逃逸速度。至于着陆时候减速需要的能量,我们可以先放一放。

为了凑齐这些能量,我们需要想一些办法。比如最常见的汽油的能量密度是47MJ/kg,所以要达到40亿焦的能量,我们需要

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85公斤,也就是90公升的汽油。以我自己那辆破车加的92号汽油今天的牌价7.66元来算,就将近700块钱。好像也没有很贵嘛!

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且慢。毕竟仅仅把团长的肉身带着一个月饼发射上天对团长的健康实在是太不负责任了,我们还需要算上他的航空服、隔热仓、他用来直播吃月饼的摄像头和电脑……至于返回时候用的飞船和燃料,暂且又被我们抛弃了。

好吧我们以神舟载人返回舱为例,其重约两吨,想要把它打上天需要……

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1254亿焦耳,换算成油价是2万多。好像也是咬咬牙就能接受的价格。但我们遇到下一个严峻的问题:我们没有那么好的大炮。

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美国海军拥有的目前世界上最先进的电磁炮可以瞬间提供10.68兆焦耳的动能,将炮弹加速到7倍音速的高速。然而这门大炮的轨道并不能负担我们两吨重的登陆舱。进一步扩大电磁炮管的负担能力倒是可以负担这么一个登陆舱,然而为了制造这个电磁场的我们将会在瞬间抽干长三角地区大部的用电量。为了发射一个团长而把上海变成平壤?那可不行。

所以运载方式又回到了传统的运载火箭上。运载火箭将会给我们带来一个新的麻烦:火箭自己的燃料也需要能量来推进,这就是一个无穷的等比数列相加问题了。而另一方面,火箭燃料在升空过程中会不断消耗自己的重量,让每一阶段所需的能量变少。靠,我们又多了一个变量。如果用枚举的方法一个一个往里代的话,我可能需要一百只猴子在打字机上帮我一起算。

好在我们有齐奥尔科夫斯基火箭方程:

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其中Δv为始末速度的差值这里我们只要达到最低要求的逃逸速度即可,ve为火箭排气速度,m1为火箭初始质量,m0为登陆舱质量。

在我们算清楚轨道、一发入月的情况下,你只需要知道地球的逃逸速度、火箭的排气速度和团长和他的登月舱的质量就可以了。

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逃逸速度为11.2km/s、火箭排气速度取最大值5km/s、团长和登月舱的质量为2000kg。所以整个火箭的质量将会是

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也就是我们为了把团长送上去吃月饼,需要带上16吨的燃料,也就是20万公升的汽油(其实汽油已经无法提供我们需要的能量密度了,不过为了计算的一致性,我们还是用这个数值)。嗯,140万元。好像,也还可以。所以,结论是,如果我们不考虑火箭本身的重量、火箭和登陆舱造价、燃料的可靠性以及回地球这个问题的话,只需要掏120万人民币就可以上天了。

现在团长正在月球上吃得开心,让全国人民都感到跃跃欲试。那么假如我们想把全中国的同胞全部送上月球一起吃月饼,会发生什么呢?

团长登月吃饼

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计算过程和上面一样,只是要乘以合适的人数。

最终结论是,在买汽油这件事情上我们需要超过1560万亿元,差不多是230万亿美元,也就是230个刚刚市值刚刚破万亿的苹果。

其实全世界最大的60个股票市场的市值加起来也不超过70万亿美元,中国人的月饼梦需要3.3个全球股市帮助。如果我们自力更生的话,则需要艰苦奋斗20多年,保持我们十来亿美元的国内生产总值并全部投入到这个梦想当中,成本也实在是高了些。

所以我们还是期待有一个巴拉巴拉小魔仙把中国人和人手一个月饼一起送上月球吧。

所有中国人松松地手拉手站在一起面积大概有600多平方公里,相当于一个半朝阳区。这些朝阳区群众如果再拼命挤一挤,搞得跟北京地铁一样,可能可以缩到500平方公里的大小。此时中国人就恰好填满了地球正面唯一一个以中国人命名的环形山——高平子环形山。这可真是一个值得中华儿女骄傲的时候。

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然而这并没有什么卵用。月球对着地球的表面积为1.9万平方公里,是这个环形山面积的31倍。如果我们在地球上看到的一轮明月有月饼那么大的话,那个挤满中国人的环形山就只有月饼上花纹的一个镂空那么点大。这究竟够谁看的呢。


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