推动地球 离开太阳 “流浪地球”能否在未来实现？

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　　至少在理论化上，移动地球到一个不同的轨道上是可能的。

　　2019年在中国上映的科幻电影《流浪地球》中，为了逃离不断膨胀的太阳以及避免和木星相撞，人类利用极大地行星发动机去尝试改变地球的轨道。

　　这样的设想可能在某一天成为现实。在50亿年后，太阳会耗尽燃料并且扩张，并且很可能吞噬地球，更紧急的威胁是全区变暖引起的大灾变。一个可能的方法是把地球移到一个更宽的轨道，而这，在理论上是可行的。

　　图解：50亿年后，太阳进入红巨星阶段后，地球被烧成焦土的假想图。

　　但是我们应该怎么做？并且有哪些工程上的挑战？作为讨论的基础，我们先假定目标是将地球从现在的轨道移动到离太阳远50%的轨道上，也就是类似于火星轨道。

　　很多年来，我们一直在设计一种能移动小物体，比如让小行星离开它们原轨道的技术，这主要是为了保护我们的地球被撞击。其中一些是基于冲击，这常常是具有破坏性的，像让一枚核弹在小行星附近或表面爆炸，又或者是通过“动力冲击”，比如让一个航天器以非常快的速度撞向小行星等方式的行为。这些方式因为它们的破坏性而明显不能应用于地球。

　　其他的技术使用的却是通过连接在小行星表面的一个tugboat提供的长时间持续的轻微推力，或是一个飞船悬停在小行星附近（通过阴历或者其他方式推动）。但是这些方式对于质量如此大的地球来说是不可能的，即使和质量最大的小行星相比，地球质量都显得太大了。

　　电子推进器

　　事实上，我们一直在将地球从当前的轨道移动，每次发射探测器造访其他星球，都在反方向上传递一个小的推力给地球，就像枪的后座力一样，这对我们来说是幸运的，但对移动地球的目的来说是不太幸运的，因为这个影响太小了。

　　SpaceX的猎鹰重型运载火箭是如今运载能力最大的发射器，为了移动地球到火星轨道，我们需要3×10*30满运载能力的推进器。制造这些推进器的物质将相当于地球质量的85%，也就是说到了火星轨道，地球就只剩下15%了。

　　电子推进器在加速质量方面是一种更有效的方式，尤其是粒子加速器，它通过射出一股带电粒子推动飞船前进，我们将在地球轨道的尾随方向放置并发射一个电子推进器。

　　这种超大尺寸的推进器的高度将达到海平面以上1000千米，在地球大气层之外却依然在传递推力的刚性梁紧紧固定在地球上。通过发射与正确方向每秒40千米的离子束，我们任然需要喷出13%地球质量的离子去推动剩余87%的质量。

　　光线旅行

　　因为光线有动量却没有质量，我们也可能能够持续推动一束聚焦的光线，比如激光。这种能量可以从太阳收集获得，并且地球质量不会与任何损失。即使用突破摄星想象出来的，并且原目的是用来推动星际飞船探索太阳系外的邻居星系的巨大无比的100GW激光设备，为了完成轨道的改变，我们任然需要持续使用3×10*18年。

　　图解：小型太阳能帆船的想象图。

　　但是通过使用安置在地球附近的太阳能帆船，光也能直接从太阳反射到地球。研究者的研究结果显示出要完成轨道改变需要一个比地球直径大19倍的反射光盘，同时还得跨越10亿年的时间线。

　　行星台球

　　一种让在轨道上运行的两个星体交换动量和速度的广为人知的技术是通过一个近距离的通道，或者是引力弹弓。这种策略已经被广泛应用于星际探测器，举个例子说，在2014-2016年，拜访了67P彗星的罗塞塔号飞船，在它通往这个彗星的十年旅程中，它在2005和2007年两次通过地球邻近地区。

　　因此，地球的引力场给予了罗塞塔号大量的加速度，让单独使用推进器不能实现的成为现实。那么合乎逻辑的是，地球也能接受到了同等大小却相反方向的推力——尽管因为地球质量而没有任何可测量的影响。

　　但是如果我们能运行一个弹弓效应，用质量比飞船大得多的物体会怎么样呢？小行星肯定会被地球改变方向，虽然对地球轨道的共同影响可能会很小，但是这个动作可以重复无数次直到最终地球轨道变动达到相当大。

　　太阳系的一些地区有着非常密集的小星体，比如小行星和彗星，其中许多的质量是小到能用现实的技术移动的，但是任然需要比地球上能发射的大得多的星体。

　　通过精确的轨道设计，就可以利用被称为“杠杆作用”的装置，结果是一个小的物体可以被轻轻推离它的轨道，并且从地球前旋转而过，这样就会给地球提供一个更大的冲量。这看起来很令人激动，但是已经被推测出来的是，我们将需要100万颗类似的小行星近距离通过，每个之间保持大概几千年的距离，这样才能和太阳的膨胀保持一致。

　　总结

　　所有可用方案中，运用多重的小行星弹弓效应看起来是现在最有可能实现的，但是在未来，运用光可能成为新的方法，当然，如果我们能学会如何修建巨大的太空设施或是威力超大的激光阵列。这些也可以被用作太空探索。

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　　但尽管他们是理论上可能的，而且有一天也可能在技术上可行，但实际上可能把我们种族移动到我们行星的邻居火星上去是更容易的，它将会在太阳的膨胀中生存，毕竟我们已经在它的表面盘旋并着陆了几次了。

　　在考虑了移动地球是多么具有挑战性之后，殖民火星，让它成为人类的栖息地，并随着时间流逝，将地球的人类移到那里居住，听起来毕竟不会太难。

　　参考资料

　　1.WJ百科全书

　　2.天文学名词

　　3.Matteo Ceriotti-cosmosmagazine

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