行星发动机真的可以带我们星际旅行吗？

发布时间：2023-07-17 12:00:15 所属栏目：业界来源：转载

导读： 　　新的标签已添加 - 又一问号：#地球发动机的工作方式如何？

　　科幻这玩意实际咱们就别太要求严谨性了，毕竟很多科幻作家由于自身的原因很难对物理学有深刻的理解。因此一些科幻

　　新的标签已添加 - 又一问号：#地球发动机的工作方式如何？

　　科幻这玩意实际咱们就别太要求严谨性了，毕竟很多科幻作家由于自身的原因很难对物理学有深刻的理解。因此一些科幻小说咱们就只能当作社会学小说来看。《流浪地球》实际上也难以脱俗。

　　科幻作家忽悠人的三大要素：新材料、人的意志、时空不严谨性这三个写作工具实际上就是为了弥补科幻作品中的逻辑漏洞的。例如说到可能的东西，往往就一句“新型纳米材料”带过，这种东西也就可以顺利的推进剧情了。但究竟有没有这种材料，这种材料制造、保存、应用的难点到底有多大，只要不是和剧情相关，一切都可以忽略不计。

　　例如《三体》小说中“古筝计划”中的飞刃纳米纤丝在剧情中起到了决定性的作用，“古筝计划”成了《三体》小说的名场面。但是要知道，在这个尺度上架设纳米丝其实施工难度巨大，在得知审判日号要经过苏伊士运河的时候开始架设“古筝”，等“审判日”号环绕地球七圈半之后很可能我们的汪淼博士才刚刚在两根钢梁上牵起一根丝。要知道纳米材料并不是像在钢管上绑根绳子那么简单，即便是有纳米垫片也是一项艰巨的工程学问题。

　　再如诺兰的大作《星际穿越》中“爱是一种力量，能让我们超越时空的维度来感知它的存在”

　　这就是典型的说胡话了，如果真是这样信息熵就会在人类诞生的那一瞬间剧烈爆发，人也就早早的飞升成仙了，那还有什么人类呢？

　　当然了，这些问题并不影响我们看科幻作品看得“嗨”，因此W君也经常和大家说科幻小说就是在假想的一个科技环境下的社会学小说。里面的技术当不得真的。

　　至于行星发动机……它很简单的一个原理就是火箭方程。

　　说的是当一个物体以一定速度向某一个方向上抛射一个具有质量的物质，这个物体就会得到向相反方向的速度。

　　这就是一个“已知道距离和时间求加速度”的计算了。

　　最终的结果是地球获得了一个1.992 × 10⁻¹⁴ 米/秒的加速度我们根本是感觉不出来的，这个加速度是2.035 × 10⁻¹⁵倍重力加速度而已。

　　但如果想让地球拥有这个加速度则需要用牛顿第二定律的公式了也就是F=ma，把地球的质量带入进去乘一下就可以了。结果是1.19 × 10¹⁴牛顿，这里还没有考虑相对论的修正，就在经典的牛顿力学里1.19 × 10¹⁴牛顿也是一个巨大的推力需求了。我们的歼-20新配备的涡扇发动机涡扇15的最大军用推力为105.22千牛，这是简单的小学除法问题了——我们需要大约1.13亿台涡扇15发动机在最大马力工作2000年就可以达到让地球流浪到比邻星的壮举了。

　　或者，换成524万台重型猎鹰的火箭发动机连续工作2000年，我们也可以达到相同的目的。

　　流浪地球的小说里面提到了共计有12000台行星发动机，其中有10000台行星发动机被安放在北半球亚欧大陆和美洲大陆上用来推动地球加速向比邻星运动。这里我们就计算10000台发动机，也就是说每台行星发动机的平均功率大约是500台重型猎鹰火箭发动机的功率之和。

　　这里咱们就可以计算燃气速度了。先以最简单的等于重型猎鹰的燃气速度来计算。

　　通过官方资料我们可以得知：猎鹰火箭的燃气喷出速度是3060米/秒左右，每秒重型猎鹰的燃气喷出质量为4.6千克

　　这时候我们有了啥？火箭方程中需要的计算量是不是就有了呢？

　　这时候我们来说下行星发动机的两个关键设计参数：

　　每秒钟行星发动机要喷出的物质量为4.6千克*500 =2.3吨

　　喷出的燃气速度为3060米/秒

　　如果是整个地球上大约10000台太阳系外的行星发动机燃油喷射全部同时开启的话，就可以为地球获得足够的推力来在1000年以后达到6.3万米/秒的速度，也就是光速的2%。

　　等等！！！

　　这里貌似忽略掉了另外一个因素——地球的逃逸速度。行星发动机向太空喷射，如果燃气的速度是3060米/秒的话，地球上行星发动机向上垂直喷出的燃气根本不可能给地球带来推力。原因就是燃气最终还会像树上的苹果一样掉落到地面上依靠低于地球速度的燃气喷向太空就像一个人抓着自己的头发想把自己拎起来的想法一样幼稚。只有燃气超过了地球逃逸速度7900米/秒的时候燃气才能真正的被抛向太空。

　　所以喷出的速度至少为7900+3060米/秒。这么高的燃气速度地球的科技是达不到的，不仅仅是现在达不到而且是到未来也难以达到。原因就会到了W君常说的一个口头语——遇事不决伯努利：伯努利定律是一个和流体力学相关的万金油解释。只要是有流体的时候我们都会自然而然的参考下伯努利定律。

　　看看今天这个问题伯努利定律可以给大家带来什么启示：

　　当地面的行星发动机高速的向天空喷出射流的时候，射流的边界层会加速大气运动让射流边界上的大气获得和射流相接近的速度。这时候由于边界层气流速度提高气压就会降低因此周边的空气就会过来补充。

　　这个现象被用在了一些无叶风扇和喷枪中通过高速气流带动低速气流向一个方向运动。

　　看到这里你会想到什么问题呢？

　　其实我们的大气会在行星发动机的射流作用下会因为伯努利效应一同被吹向太空。如果计算一下就可以知道，按照10000台行星发动机的设定，不出3个月，地球的大气层就会被这些行星发动机抽干。别说坚持2000年了，半年的时间地球都很难坚持。

　　不是有重力可以让飞出地球的大气回落吗？那得让气流的速度在地球的逃逸速度之下。刚刚说了行星发动机喷出气流速度如果小于地球的逃逸速度的话就是在做无用功，但如果大于地球的逃逸速度的话，地球上的空气早晚会被抽干。这本身就是一种矛盾了。这也是为什么W君说“这么高的燃气速度地球的科技是达不到的，不仅仅是现在达不到而且是到未来也难以达到”，在这个环节上就已经违背了基本的定律。”我们知道，燃气轮机是一种利用燃气发电的机械装置，它的工作原理是通过燃气轮机产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而带动发电机发电。

（编辑：PHP编程网 - 湛江站长网）

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