《流浪地球》科学背景普及

1. 行星发动机

依靠燃烧火石(Si元素和O元素发生重核聚变)产生的推力，使地球脱离正常轨道。

可行性原理：动量守恒；核聚变。

动量守恒定律内容：一个系统不受外力或所受外力之和为零或内力远远大于外力，这个系统的总动量保持不变，这个结论叫做动量守恒定律。

图1 行星发动机概念图

2. 氦闪

我们的太阳能源来自于H与He的轻核聚变。之所以太阳这么多年能稳定地运转，是因为聚变产生向外的膨胀能量与万有引力向内坍缩的能量相当。当He核燃料不足以支持太阳稳定聚变，就会发生短暂的失控核聚变，太阳将膨胀为红巨星，其体积会吞噬整个太阳系。此为氦闪。

图2 氦闪模拟图

氦闪的科学知识：量子形态的简并态；核聚变；万有引力定律。

3. 引力弹弓

当质量较小的天体靠近中心天体附近时会被万有引力而加速，当开始远离中心天体时又会因为克服引力做功而开始减速。利用这种原理就可以借助天体将宇航器加速，实现“免费”的太空航行。

图3  引力弹弓示意图

引力弹弓的科学知识：万有引力定律；

引力弹弓的应用：霍曼转移。

4. 引燃木星

当地球大气的氧气和木星大气的氢气混合，利用行星发动机的热量作为“火柴”，使氢氧混合气体达到可燃点，利用爆炸产生的冲击波反冲地球，达到使地球重新远离洛希极限的目的。

引燃木星的科学知识：

图4  氢气燃烧化学方程式

5. 洛希极限

当行星与卫星距离近到一定程度时，潮汐作用就会使天体本身解体分散。这个使卫星解体的距离的极限值称为洛希极限。

图5 洛希极限过程图

最后分享一位知友的推演：“行星发动机的可行性”。

行星发动机可行性

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