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再见,太阳系

2019-05-17陈航

课堂内外(小学版) 2019年4期
关键词:光速太阳系引力

陈航

“豆子!电影《流浪地球》看了没?”小COOL龙问遒。

“那当然,我现在满脑子都是‘道路千万条,安全第一条。行车不规范,亲人两行涸!”一想到这魔性的安全提示语,精灵豆就哭笑不得。

“我们今天先不提交通安全。假如地球真如故事中那样,会被不断膨胀的太阳毁灭,咱们该如何死里逃生呀?”

“笨龙,这不是明摆着吗——如同电影里那样,带着地球去流浪!利用引力弹弓效应,借助木星的引力把地球加速到每秒42.1千米以上的速度,就能让地球逃离太阳系了!”精灵豆顿了顿,“这速度是汽车在城市行驶的平均速度的3000多倍。”

“每秒42.1千米?我记得百科全书上说,航天器达到每秒16.7千米的第三宇宙速度就可以飞出太阳系了。是有多心急,才想加速到第三宇宙速度的两倍多

呀?”小cool龙觉得精灵豆犯糊涂了。

“笨龙,你得先搞清楚参照系。第三宇宙速度说的是从地球上发射的航天器,飞行速度达到每秒16.7千米就可以挣脱太阳引力的束缚。划重点,这里说的是地球上发射的航天器,参照物是地球。

“如果我们以太阳为参照物,地球绕日的公转速度大约是每秒30千米,也就是说地球上的飞船还没发射时,相对太阳已经有每秒30千米的初速度了。所以只要飞船飞行的方向和地球公转的方向一致,飞船相对地球的飞行速度达到每秒16.7千米时,相对太阳就有足够的速度挣脱其引力了。”精灵豆解释道。

“原来是这样,那引力弹弓效应又是啥?”小cool龙问道。

“这解释起来就复杂了。飞船在进入太空之后,逐渐靠近某个星球,借助它的引力将自己像链球一样远远地抛出去。具体到流浪‘地球计划上,就像木星拉着地球旋转,给后者加速,然后一松手,将地球甩向远方。”

“哇,如此说来‘流浪地球计划的成功岂不是板上钉钉的事,>”小cool龙幢憬着,“等地球抵达了新的家园,人们就可以回到地面生活,再好好吃上一顿重庆火锅。”

“吃货,别高兴得太早。先别想影片里地球差点被木星撕碎的情况,光是制造出能推动地球的行星发动机都离咱们很遥远。行星发动机用的是可控重核聚变技术,而目前咱们连轻核聚变都没法控制和利用。另外,流浪的数千年里,食物也是不小的问题,你肯定不想成天吃蚯蚓干……”

小cool龙愣了愣:“吃蚯蚓?也不是不可以……还有没有逃得更快的办法,好少吃几年蚯蚓干呢?”

來长超光速飞行

“办法肯定有,咱们可以试试曲速引擎,好多科幻作品里都用它来进行星际旅行。”精灵豆说,“它通过扭曲时空来驱动飞船实现超光速飞行。理论上讲,曲速引擎会引起飞船前方时空收缩而后方时空膨胀,飞船不断地被时空反复推拉,从而达到超光速飞行的目的。”

想象一下,空间其实是一块桌布,我们要从桌布的这一端走到另一端。曲速引擎的作用就是扯起这块桌布,使两端尽量接近。如此一来,距离被极大地缩短,哪怕飞船的速度不变,还是会省去不少时间。在被扭曲的时空之外,人们会看到这艘飞船超光速飞行。

“那咱们只要多造几艘曲速引擎飞船,不就可以逃离太阳系了?而且这个办法还不用带着地球,省事儿!”小Cool龙拍手称赞,“要是新家园缺点啥资源,咱们还可以开着飞船回地球取。”

“理想很丰满,可这曲速引擎不是那么好造的。扭曲时空需要巨大的能量,仅仅是启动阶段所需要的能量就相当于整颗木星的质量所转化的能量。有科学家甚至断言,人类1000年内都不可能研制出曲速引擎……”精灵豆拍了拍小Cool龙的肩膀。

“还有没有别的办法?否则人类文明就要终结了。”小cool龙有些恐慌。

“办法倒是有,只不过……”精灵豆欲言又止。

“这时候就别卖关子啦!”

“只不过也有点太超前了。在带上地球流浪和造出曲速引鏊之外,我们还可以考虑一下人造黑洞。”

“人造黑洞?听起来就好危险,它会不会把周围所有东西都吸进去,连光线都逃不出来呢?”小cool龙非常担心。

“哈哈,不是你想的那种大型黑洞。这个人造黑洞,非常小,小到用肉眼根本观察不到。但它同时又很重,大约是好几座摩天大楼的重量。这样的黑洞,可以在三年半的时间里,输出非常多的能量,大约

相当于纽约市一个月消耗能源的1000万倍!

“假设我们能利用这个黑洞辐射出来的大部分能量,20天内我们的飞船就可以加速至光速的十分之一,在三年半的时间内也许就能加速至光速的十分之七。这么快的速度,何止飞出太阳系,都可以在星球之间来回送快递了。朝发夕至哟,亲!”

精灵豆想了想,继续说:“另外,在接近光速的飞行中,飞船上的时间相对地球会变得很慢,人类的衰老过程也随之会变慢。这样一来,宇航员们可谓‘青春常驻了。”

“听起来,有种‘飞船一天,地球十年的感觉,等我旅行回来还是‘小cool龙,你都成老豆子了吧?”小cool龙笑道。

“那肯定。不过,人造黑洞的方法还停留在理论上。真想造,建造黑洞耗费的能源比它本身能产生的能源还要多得多得多……”

“就知道豆子你又要泼冷水。不过,距离、时间、食物、氧气、水,种种因素都是在逃离太阳系时需要考虑的因素,忽略其中任何一个,都可能给整个人类带来灭顶之灾。”小cool龙若有所思。

看着认真思考未来的小cool龙,精灵豆想了想,说:“无论发生什么,我相信未来我们一定有足够的智慧与科学将人类文明一直延续下去,生生不息!我们一定能把像钻石一样珍贵的希望牢牢攥在手上!”

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