按照电影制作手记和预报片所展示的故事线：早在1977年，就有天文体家凭证太阳行径历史纪录推测太阳中枢聚变加快；2026年，爆发了特别G5等第的太阳风暴白丝 porn，外洋运行嗜好氦闪危急，并缓缓变成乘坐飞船逃离的飞船派和带着地球流浪的地球派；2030年，地球派决议被摄取，运行确立推动地球的行星发动机；2039年，刹车时间，通过发动机罢手地球自转；2042年，逐月筹办启动；2044年，天际电梯危急；2058年，月球陨落危急；2065年，地球停转，推动发动机点火，参加加快时间；2075年，木星引力危急；2078年，太阳氦闪危急。

咱们先从通盘故事的动机，也便是太阳急速彭胀老化，行将氦闪提及。

1. 氦闪：太阳为什么会老化？

咱们的太阳正处于青丁壮时期，天文上称为主序星阶段。它精辟四分之三是氢，四分之一是氦，还含有少许的氧、碳、氖、铁。太阳发光发烧的能量开首，主若是它里头的氢在发生聚变，每4个氢1（质子）汇聚变成一个氦核，这被称为质子-质子链反映。

太阳的内层高温高压，可以聚变生成氦，而外层环境不够高温高压，氢无法聚变。由于太阳的质料较大，内层生成的氦会被引力困住而出不去，外层的氢又进不到里面。是以，当太阳内层的氢被耗尽，一都变成氦时，内层聚变产生的热能就违抗不了引力，从而坍缩。

太阳的表里层 | 图源：bilibili@吟游诗东说念主基德

但这并不虞味着太阳会削弱，因为坍缩后的内层会变得更热，使外层的氢升温并焚烧聚变反映，这一下反而让太阳彭胀上千倍，名义致使可以达到金星轨说念的位置。此时，太阳参加红巨星阶段。红巨星一般会接续10亿年。在红巨星的末期，太阳内核温度可高达一亿度，足以焚烧氦聚变成碳氧的核反映，这称为氦闪。

是以，按面前的恒星表面，早在氦闪之前，太阳就会彭胀变成红巨星，把地球上的人命烤熟。

按面前的表面预计，太阳能在主序星阶段接续110亿年，而今太阳才50亿岁，大可无须惦念它会彭胀老化。

2. 行星发动机：重核聚变可行吗？

为了推动地球，东说念主们一共确立了一万两千台行星发动机，其中一万台建在北半球用于推动，两千台建在赤说念隔邻用于转向。这些发动机的高度特别一万米，占大地积约1千平日公里，终点浩瀚。

转向发动机和推动发动机

算作硬核科幻迷，咱们在半年前就估算过地球流浪的第一步——刹住自转该怎么进行了（怎么让太阳从西边起飞）。咱们假定发动机接受的是老航天喜爱的工质推动决议，并假定发动机能把工质以第二天地速率11.2km/s喷出，然后算算看这需要多大的功率。

按照电影制作手记里筹办，东说念主们花了26年完成刹车，但原著演义里是花了42年才完成的，这里咱们接受演义的时候。经过策画[2]，两千台转向发动机需要每秒系数喷出733.6亿吨工质，平均功率达到4.6×1021W。

你可能对这个数没什么见解，我打个比方，这相配于它一秒钟就要浪掷2021年一整年寰宇发电量的45倍。对照面前的工程技巧，这是2000亿个三峡发电站的装机容量，或5750亿个核裂变电站机组（以面前装机容量最大的柏崎刈羽核电站为计量单元）。但关于太阳来说，这又只不外是它发射功率的十万分之一。

换算下来，发动机的总推力要达到8.21×1017N，是以单台发动机的推力要达到410亿吨。然而，原著和电影都设定一台发动机的推力是150亿吨[1]，保障起见，我提议把这个设定再往上翻两倍。

发动机启动会产生巨量的热，是以在筹办滥觞，地表温度会上涨到七八十摄氏度，南北极冰川溶解，加上自转停转引起的潮汐，一些临海城市会被合并。

被合并的上海和浩瀚的行星发动机

这样浩瀚的推力，要从那儿得回能量呢？《流浪地球》假思了一种技巧——重核聚变，也便是“烧石头”。咱们先讲讲什么是核反映。

原子核由质子和中子组成，它们统称为核子。核子联接成原子核会开释能量。在核反映经过中，核子的联接相貌会发生改变，这种联接相貌重组的经过伴跟着能量变化。如果某个核反映招揽能量，那领会初态比末态的能量低，如果核反映开释能量，那领会初态比末态的能量高。

由于核反映中核子数守恒，咱们把一个原子核联接时所开释能量除以它的核子数，从而界说出在该核中核子的平均联接能。平均联接能越大，领会核子具有的能量越低，反映活性就越差。而平均联接能越小，核子具有的能量就越高，更容易发生核反映。

不同原子核的比联接能

从图中可以看出H1具有的平均联接能最小（因为它惟有一个质子，还莫得联接），Fe56的平均联接能最大。但凡平均联接能比Fe56小的原子核，都可以通过核反映向Fe56面对并开释能量。在Fe56左边的原子核可以通过聚变变成Fe56，而在右边的原子核可以通过裂变变成Fe56。

咱们刚刚讲了太阳的氢核聚变，从图上也可以看出，氦核还可以连续聚变成碳、氮、氧等等，只不事后续的反映要求的压强和温度更高。

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在比太阳更重的恒星中进行的碳氮氧轮回

“烧石头”亦然近似，石头主要含的氧和硅在极高和缓高压下都可以发生聚变并向铁面对。但面前东说念主们连轻核聚变都还没掌合手。现在正在接头的聚变技巧有三代，第一代以氘氚聚变为主，它所需要的温度和压强相对而言较低；第二代是氘和氦3会通，第三代是两个氦3会通，这两代的反映要求更暴虐。

3. 逐月筹办：洛希极限？焚烧月核？

日月间的引力简略有2×1020N，整个发动机全功率运行也无法胜利对消这个力，为了排斥这个不可控身分，《流浪地球》中设定了逐月筹办。

月球上的三个亮点便是三台月球发动机

但从预报片咱们可以得知，2058年爆发了月球陨落危急，月球一个不防御莫得被推出去，反而是撞向地球了。

这个画面很有利味，红圈是月球相对地球的洛希极限。什么是洛希极限呢？咱们以第一部电影例如。

在第一部电影中，大桥未久哪部好看地球在借助木星引力弹弓增速时一个不防御没放手好轨迹，行将坠入洛希极限，如果不思方针施加更大的推力逃离，就会被木星引力撕碎，成为木星环的一部分。

这个撕碎的力开首于引力的不均匀。木星对地球的引力是不均匀的，隔离木星的部位引力小，聚拢木星的部位引力大，这个引力差就会变成引潮力。没错，之是以叫这个名字，恰是因为地球上的潮汐是月球对地球引潮力产生的，月升月落就导致了潮起潮落。

引潮力会跟着两个天体间的距离减小而增大，距离减小到洛希极限时，引潮力就会大到特别地球自己的引力，从而让地球崩解。关于刚体和流体，洛希极限分离有以下的策画式：

刚 体 洛 希 木 木 地

流 体 洛 希 木 木 地

然而电影里有个bug。地球的平均密度是5.514g/cm3，而算作气态行星的木星平均密度是1.326g/cm3，这样算出来的洛希极限小于木星的半径，也便是说，地球在与木星相撞前，都不存在洛希极限的说法。天然，如果是谈判的地球上的流体，比如地球大气，那确乎会在相撞前就被木星引力掰扯开来。

地球大气和木星大气被互相拉出

回到第二部电影中来，月球的平均密度是3.340g/cm3，可以算出它关于地球的刚体洛希极限在地球半径的1.49倍处。是以电影中月球坠向地球时，月球还没搏斗到地球就会被引潮力撕碎。

逐月筹办最终如故艰苦地见效了。东说念主们先在月表装配上千枚核弹，通过相控阵引爆，将产生的冲击波聚合往月核，激励了月核聚变。固然郭帆导演坦言让月球领会是一个肆意的思法，要胜利清除月球，所需要的核刀兵至少是刻下储量的10亿倍[3]。但这个情节让东说念主看到，在寰宇危难面前，列国终于“放下对历史、当下、昔时的执念”，弃取了沉默的合营相貌。

“今东说念主不见古时月，今月如故照古东说念主”。从此之后，地球踏上了孤单的流浪之旅。

4. 移山筹办：把地球推出太阳系？

现在整个的准备职责都作念好了，是时候脱离太阳系了。那么发动机应该向那儿喷呢？

直观上来说，既然要逃离太阳，天然是向着太阳喷才对。但问题是，按咱们第二节的估算，一万台推动发动机的推力才4.1×1018N，只可给地球提供0.7μm/s2的加快度，比较之下，日地间的引力约3.5×1022N，险些是蚍蜉撼大树。是以直愣愣地推离地球是不太可行的。

更内容的决议是让加快标的沿着地球公转的速率标的，这样技艺最大化地得回动能。这里有两点，一是脱离引力拘谨不需要速率背向引力源，只消动能鼓胀大以至于特别引力势能，那么只消速率标的不直愣愣地指向引力源，物体就可以挣脱引力。二是，在发动机功率相似的要求下，返喷所得回的动量增量的大小是相似的，这里可以近似会通成地球的速率增量大小恒定。当速率增量标的和原速率标的一致时，得回的动能增量才会最大。

现在的航天技巧亦然接受这种加快标的来已毕从低轨说念升到高轨说念，大部分情况下，这是最省燃料的变轨相貌，也称霍曼滚动轨说念。

霍曼滚动轨说念

我假思了下地球升轨到木星轨说念的经过，如果按第二节策画得到的发动机推力，这个经过至少要花上百年。为了赶上电影的时候线进程，咱们先不谈判发动机的推力问题，胜利假定每次在近日点点火能为地球产生3km/s的增速，那么只需要3次变轨就能完成。

之是以只在近日点点火，是因为此处地球速率最大，调换速率增量所加多的机械能最多，也最能举高远处所。在原著中，因为不知说念氦闪什么时候爆发，每次经过近日点时东说念主们都会变得病笃，这被譬如为“天地俄罗斯轮盘赌”。

木星的引力弹弓加快服从（为了显露，图中莫得在近日点点火）

地球在接近木星时会与木星引力产生弹弓作用，得回木星的一部分动量从而加快。这个经过其实就像你在打球时挥舞球拍，如果球的质料比较球拍终点小，那么球最多可得回的增速能达到球拍速率的2倍。

地球的质料惟有木星的千分之三，可以合计地球便是个被木星球拍击出的轻质小球，因此能从引力弹弓中得回可不雅的速率增量。

5. 流浪的贪图地：三星系统？

通过木星的引力弹弓，地球老成脱离太阳系的引力拘谨，并向新的太阳进发。在《流浪地球》中，东说念主们将距离太阳4.2光年的比邻星算作新家园。

思法很好意思好，但有一个很辣手的问题：比邻星和半东说念主马座α星A（南门二A）、半东说念主马座α星B（南门二B）共同组成了三星系统。这个半东说念主马座α三星系统，这恰是科幻演义《三体》所设定的三体斯文的所在地。而三体东说念主之是以要入侵地球，便是因为它们所在的三星系统会在引力作用下作念无法例畅通，咱们曾在《三体开播前，帮三体找找厚实解》先容过它。天然，面前比邻星离南门二AB双星相对较远，按现在的轨说念参数推算，还算处于恒纪元。

半东说念主马座α三星系统 | 图源：KOSMO

不外倒是有一个段子：

在流浪地球的路上，东说念主们遭逢了三体舰队。

地球东说念主：咱们的太阳急速老化，要搬家到比邻星系。

三体东说念主：咱们的恒星系统不厚实，要搬家到太阳系。

地球东说念主和三体东说念主面面相看。

离太阳最近的几个恒星系 | 图源：KOSMO

谈判到《流浪地球》成书早于《三体》，预计大刘我方也没思到会有这种恰巧。那么有莫得更好的弃取？面前不雅测到的离地球第二近的恒星是巴纳德星，距地球6光年。它和比邻星相似，亦然一颗红矮星，质料约0.144M☉，名义温度约3000K。

2018年11月，东说念主们通过视向速率法（多普勒频移法）发现巴纳德星也有一个行星，定名为巴纳德星b。它的质料特别地球的3倍，名义温度约-170℃。

巴纳德星b艺术假思图

如果把地球泊入巴纳德星b以内的轨说念，应该也能得回可以的糊口环境。这样能幸免三星系统糊涂的运行相貌，但得多流浪1.8光年，也便是简略400年的时候。

纵不雅通盘流浪地球筹办，东说念主们先用500年加快至光速的千分之五，再花1300年走实足程的三分之二，然后用700年降速参加比邻星的引力界限，更正地球航向，使其泊入厚实的公转轨说念。通盘经过接续2500年，越过100代东说念主。

电影中有东说念主质疑它能不可完成白丝 porn，李雪健淳厚恢复说念：“我信，我的孩子会信，孩子的孩子也会信”。这种愚公移山的精神，既是刻在传统文化里的基因，在推行生活中亦然咱们细致的精神钞票。