《流浪地球》里的脑洞 究竟靠不靠谱？

　　《流浪地球》，被影迷们誉为中国科幻的里程碑。这部电影的脑洞，在众多科幻电影里都比较独特，一般科幻片的设定都是：地球出问题了，怎么解决？而它则是，太阳出问题了，地球人怎么办？一般遇到灾难，大家都是要造个飞船啥的逃命，比如《2012》里的方舟。

　　但《流浪地球》觉得，我们带着地球一起逃吧！其实，作者敢开这样的脑洞，也是要有科学作基础的。接下来，我们就从头好好捋捋，盘点《流浪地球》里的天文知识，看看地球到底要怎么逃。

　　《流浪地球》的故事发生在2075年，根据设定，科学家们测算出，太阳正慢慢老化，预计将在400年内自爆，膨胀成一个“巨无霸”天体——红巨星，到时候，地球就会被“吞”掉。实际上，等不到被“吞”，地球就会在爆炸中被太阳汽化。

　　这场即将来临的大灾难就是整个电影的背景和前提，不过，太阳自爆并不完全是脑洞，它在现实中有一个专有的名字，叫：“氦闪”。

　　简单地说，太阳大部分都是氢元素，氢元素不断聚变，聚变产生了巨大能量，太阳才能发光发热，并且形成一种危险的炸药般的存在——氦元素。太阳的这个阶段叫做主序星阶段，目前的太阳就正处在这种青壮年状态，非常稳定地为地球带来光明和温暖。

　　然后，随着太阳的年纪越来越大，氢慢慢被消耗完，此时，太阳就会像放了气的气球一样，表壳向内坍塌、挤压，于是，高温高压下，氦元素也开始聚变，几百万年来积蓄的能量瞬间爆发，足以把地球化为灰烬，这就是“氦闪”。到时候，太阳就会变为一颗巨大而暗淡的红巨星，大到可以把周围的行星都“吞”掉，这就是“红巨星阶段”。

　　现在的太阳已经46亿岁了，不过，科学家们普遍认为，它要变成红巨星，还需要30到50亿年。但是，按照电影里设定的时间，人类要开始逃亡了！

　　想带着地球“私奔”，电影给出的方案是：给地球装上大功率的发动机喷气，首先，让它停止自转，然后把它推出太阳系。电影里没有详细说明怎么推，但绝对不会是背对着太阳直线逃离，因为想跟太阳的吸引力“拔河”，需要的能量太大，发动机达不到这个劲儿，此时应该用的是“霍曼转移轨道”。

　　

　　具体做法就是，切向喷气，给自己加速，每次加速都能把弧度划得更大，连续加速两次，就能脱离原有轨道，实现升轨，比如：从地球公转轨道转到火星轨道，再用同样的方法从火星轨道，转到木星轨道......

　　“霍曼转移轨道”是德国物理学家沃尔特·霍曼提出的，这种变轨方法的优点就在于：能充分利用天体的引力，非常节省燃料，当然，缺点就是，时间更长。

　　而“霍曼轨道”在人类太空探索中的应用也很多，比如：火星勘测器的发送，几乎都是用的这个方法；相反，如果减速，也能降轨，我国的“嫦娥”三号月球探测器从地球发射到月球，就是经历了减速降轨的霍曼转移轨道。不过，用转移人造卫星的方法来转移地球，这个脑洞也是很服气！

　　在《流浪地球》里，木星可以说是一个重要角色，吴京饰演的刘培强每天都在空间站观测木星；故事的最高潮也是地球大气层被木星捕获，然后才有了后来全人类共同救援的情节。可能很多人都没看懂——逃离太阳，为什么又惹上了木星？因为，人类想利用木星的“引力弹弓”效应。

　　根据计算，地球想要从太阳手里逃逸，需要每秒42千米的速度；而它本身的公转速度只能达到30千米每秒，这个速度想靠发动机加上去，仍然很困难。所以，地球不得不借用木星的重力场，或者说，用木星引力当做助推器，把自己给甩出去，以达到加速、省力的目的。

　　“引力弹弓”同样真实存在，1918年，前苏联科学家尤里·康德拉图克最早提出了这一想法。不过，由于这一效应需要精确计算轨道位置，而当时又没有发明计算机，所以并没有真正实现。

　　直到1961年，美国加州大学洛杉矶分校的科学家米诺维奇用计算机算了一下，他发现，1977年有一个绝佳的机会，到那时，木星、土星、天王星、海王星都会位于太阳的同一侧，如果在这时发射人造卫星过去，可以依次利用这些天体加速。这次可以说是百年难得一见，下次再等，就是176年后了。

　　于是，就有了美国航天局发射的两颗卫星——旅行者一号和旅行者二号，它们也是目前飞得最远的两个天体，已经飞出了太阳系！当时，旅行者一号还回头给地球拍了一张照片，照片里，地球就是一个点，像一颗尘埃。而人类正是在这粒尘埃上共同生活。

　　《流浪地球》并不是第一部用到“引力弹弓”原理的电影，电影《星际穿越》中就利用了大黑洞的引力弹弓效应借力飞行；迈克尔·贝的《绝世天劫》里，地球矿工乘坐航天飞机，也是利用月球的引力弹弓效应，绕了月球半圈，获得加速才追上了小行星。

　　《流浪地球》里，地球在逃离太阳系过程中遇到的最大危机就是前面说的“大气层被木星捕获”，如果不赶快脱离，地球最后会被木星瓦解，而这里涉及到的原理就是“洛希极限”。道理很简单，就是地球靠木星越近，木星对它的万有引力越强，而当这个引力已经大到地球的惯性力和自身的万有引力都抵抗不了的时候，地球上的一切就会被木星的引力“撕”到空中。而“洛希极限”就是最后的安全距离，一旦地球越过这根红线，就会进入木星的主场，被引力撕碎，最后变成木星的光环。

　　“洛希极限”是以第一个计算这个极限的人爱德华·洛希命名的，它最经典的案例之一就是“土星光环”。土星光环是如何形成的呢？人们研究认为，很有可能就是一个彗星在经过土星时，不小心进入了洛希极限，被撕碎后，它的碎片就围绕在土星身边，形成了一个光环。

　　那么，地球最后又是如何逃出生天的呢？这个就不剧透啦。不过，也有数学高手发现，“洛希极限”的计算错误，是《流浪地球》的一大硬伤。因为，如果把地球当做一个完全的刚体计算，木星和地球之间的“洛希极限”是5.6万公里，比木星的半径7.15万公里还小，这意味着，刚体地球要是想被木星撕碎，它必须钻到木星里面去才行！虽然地球还有大气层、海洋等流体，不算是一个完全的刚体，但是电影里给出的明确数据说木、地刚体洛希极限是89万公里，这差距也太大啦！

　　虽然这部电影仍然有一些不完美，但是白玉微瑕，并不妨碍我对它的喜爱。《流浪地球》，比《小王子》一个人在守着一颗星球更孤独；比非洲动物大迁徙更雄壮。再一想，人类、地球之于宇宙，和这些动物们之于地球，有什么差别呢？但是，以人类这短短几千年的文明，竟然也能玩转地球、探索宇宙，这又是多么了不起！