根据《流浪地球》的设定,由于太阳在急速衰老,它将在短时间内剧烈膨胀为红巨星。由于红巨星极其巨大,整个地球将会被太阳吞噬。面对如此巨大的生存挑战,人类决定将地球推离太阳系,飞到4.2光年外的比邻星。
为了让地球能够成为一艘巨大的太空飞船,科学家在地球的大陆上建造了1万台巨大的行星发动机,每台最大推力可达150亿吨。那么,这么多行星发动机在地球上工作,它们需要消耗多少氧气?人类会因此而缺氧吗?
事实上,这些行星发动机的运转并不需要氧气,因为它们的动力来源不是化学反应。如果用化学燃料,行星发动机将无法产生足够强大的动力。地球上的化学燃料将远远不足以把地球送到比邻星,而且用化学燃料还会让地球面临缺氧的问题。
对于地球这种级别的“太空飞船”,需要用到更为高效的能量——核能。这些行星发动机通过核聚变来产生能量,只不过该核聚变与主序星的氢核聚变有所不同,这是一种重元素聚变。
理论上,在铁(26号元素)之前的元素都能发生核聚变反应,产生更重的原子核,同时还会释放出能量。在高达1.1万米的行星发动机中,其使用的燃料是石头。石头中的硅元素能够发生核聚变反应,产生能量,用于推动地球。
但事实上,硅元素极难发生核聚变反应。在宇宙中,只有那些演化到末期的大质量恒星才能发生硅核聚变,而且持续时间非常短暂。由于硅的比结合能较高,只有当恒星核心经过不断的引力坍缩,使温度升高到30亿度之时,硅核聚变才会启动。很快,硅核聚变就会产生铁元素,而铁的核聚变反应会吸热,所以恒星的“燃烧”将会到此为止。
最后,在《流浪地球》中,即便通过重元素聚变来大量制造能量,但也不足以让地球获得太阳系逃逸速度。对此,地球先被推到木星轨道,借助木星的引力,使地球加速到逃逸速度,最终能够脱离太阳系,飞向比邻星。
来源: 火星一号