作者:星辰大海
热爱科幻的小伙伴们,你们看过近日上映的《独行月球》了吗?这是一部由沈腾和马丽主演的科幻喜剧片。
电影展开的大背景是:有一颗名叫“π”的小行星正向地球来袭,人类为了拯救地球,在月球上部署了拦截小行星的“月盾计划”。
不幸的是,由于有核导弹发生偏离,并没有完全摧毁小行星,小行星的部分碎片撞击了月球,形成了大量的陨石雨。月球基地不得不提前全员紧急撤离,维修工“独孤月”(沈腾饰演)由于意外错过了撤离通知,一个人留在了月球。
由于月盾计划失败,地球还是被小行星的主体撞击了,独孤月成了“宇宙最后的人类”,开始了在月球上的躺平生活,还遇到了一只大袋鼠,情节非常搞笑。
后来,独孤月得知地球人并没有完全毁灭,而是生活在了地下掩体中,他重新燃起返回地球的决心,围绕返回地球的情节也是这部电影中最硬的部分。好了,不剧透了,咱们聊聊电影中涉及的趣味科学知识。
电影上映当天,我就迫不及待地跑进电影院一饱眼福了。作为一位学渣天体物理博士,我看科幻的目的和大部分朋友可能不太一样,最爱挑电影中的不符合科学规律的“BUG”。但我的这个“毛病”也要改改了,打算换个角度,挑电影中符合科学设定的事实。
小行星撞击地球:家常便饭
其实,地球周围运行着大量小天体,它们的尺寸从几厘米到数百米不等,几厘米大小的小陨石在进入地球大气层后就会形成我们看到的流星,甚至流星雨啦。当你对着流星雨许愿的时候,其实是一堆小石子正高速闯入大气层(请原谅另类浪漫的理科生)。
当小行星的直径达到了百米量级,就不是流星雨了,而是大炸弹!2013年2月15日中午12时30分左右,俄罗斯车里雅宾斯克州发生天体坠落事件。在坠落区域,许多建筑的窗户玻璃破裂,该事件已造成1200多人受伤,释放的能量相当于一颗小型原子弹。
1908年在西伯利亚发生过一次更加有名的小行星撞击事件:通古斯大爆炸。爆炸摧毁了该地区面积达2000平方公里的针叶林,推倒了约8千万棵树,释放的能量相当于数千颗原子弹。
当小行星的直径达到了千米量级,就不是大炸弹了,而是能摧毁地球生态的“超级大核弹”!
恐龙是咋灭绝的?此前,对这个问题还有些争议:有人认为是气候变化造成的,有人认为是全球火山喷发造成的。
但最近几十年以来,越来越多的证据都指向了最大的可能性:一颗直径大约10公里的小行星撞击了地球,撞击地点位于墨西哥湾附近的尤卡坦半岛,释放的能量相当于45亿颗广岛原子弹!形成了一个直径180公里,深20公里的撞击坑,改变了全球气候,漫步在地球数亿年的恐龙被从地球抹掉。
幸亏那时候还没有人类,就连我们哺乳动物的祖先也还是老鼠般大小的动物。
其实,我们应该感谢6500万年前撞击地球的那颗小行星,不然恐龙仍然占据着生态位,我们哺乳动物很可能仍然像老鼠那样挖洞在地下生活,暗无天日,人类也不会出现。
应对小行星撞击,人类正努力准备着
目前,人类已经建立了小行星预警系统,假如有对地球威胁的小行星来袭,我们会提早发现,提前做出准备。正如电影中设定的那样,我们确实可以发射核弹去尝试炸毁小行星,但更加安全的策略是,想办法给小行星一个推力,让其慢慢偏离撞击地球的轨道。达到“不战而屈人之兵”的目的。
2021年11月24日,NASA发射了一个小行星撞击探测器,任务名称为“双小行星重新定向测试”。撞击目标是两个相互围绕彼此公转的小行星,一颗直径780米,另一颗直径160米,目前,这两颗小行星对地球没有任何威胁。其中那颗直径160米的小行星相对较小,被撞击后围绕较大小行星的轨道周期会有比较明显的变化,容易对撞击的效果进行评估。预计撞击就发生在今年9月末或10月初,大家可以期待一下。
月球上开车看“日不落”真的可行?咱们分析一下
电影剧情中,独孤月为了返回地球,要想办法获得能够在月球上起飞的火箭。天无绝人之路,幸好当年阿波罗18号飞船还完整地保留在月球基地(这是虚构的历史,其实,阿波罗计划终止于阿波罗17号)。
天有不测风云,阿波罗18号的火箭已经无法使用。办法总比困难多,独孤月想到在基地东面,一个名叫“长存湖”的地方还有存放有名叫“宇宙之锤“的核导弹,核导弹上的发动机可以替换阿波罗18号上的发动机。
然而计算发现,驾驶月球车到“长存湖”运回核导弹需要超过月球上一个白天的时间,月球上的一个白天相当于14.5个地球日。问题是,月球车的动力是太阳能,如果在一个白天的时间无法完成运回导弹,独孤月就可能会在月夜冻死,要知道月球上的夜晚温度可低至零下183度!在没有充足电能供应的情况下,真的是找死。
独孤月又想到一个绝妙的办法:驾驶月球车往西开,绕月球一圈抵达“长存湖”并运回核导弹。
这样可行吗?简单计算表明,月球自转的速度仅仅16.7公里每小时,月球车的速度完全可以追上太阳。这看起来南辕北辙,但确实是个绝妙的主意。
在克服种种困难后,独孤月开车围绕月球一圈,最终运回了所需的导弹。导弹和废弃的阿波罗18号飞船合体,最终攒出了有动力返回地球的火箭。
地球上乘飞机看“日不落”真的发生过
你知道吗?如果在地球上想要实现“日不落“的效果,开汽车显然是不行的,因为地球转动得很快,速度大约1674公里每小时,相当于1.4倍音速!只有超音速飞机才有追赶太阳的能力。
英国和法国曾经联合研制过大名鼎鼎的“协和”号超音速客机,这种飞机可以在18000米以2倍音速飞行,显然追太阳(地球自转)绰绰有余!从伦敦飞纽约仅需不到三个小时,到达纽约的时间甚至比伦敦的时间还早(跨时区的原因)。倘若在太阳落山后起飞,甚至能够看到太阳从西边出的罕见景象。
1973年非洲发生日全食,科学家动用了一架协和飞机疯狂追赶月球在地球上投下的影子,把原本在地面只能看7分钟的日全食拉长到了74分钟。
非常遗憾的是,这型飞机由于高能耗、高票价、高噪音以及安全性不佳等原因,于2003年停飞。
手推核弹轰击小行星?理论上有可行性
历尽千辛万苦,当独孤月和那只大袋鼠准备正式踏上返回地球途中的时候,大麻烦又来了!又有一颗巨大的小行星,名字叫“π+”,正朝地球飞来。此时,仍在太空的独孤月成了拯救人类的唯一希望,他的返回舱上面保留着人类唯一的一颗核弹。关键时刻,孤独月决心一搏,把核弹投送到小行星上面,然而返回舱被小行星碎片撞毁了,彻底失去了动力,无法抵达小行星。独孤月做出了艰难的抉择,最后决定身穿喷气动力的航天服,手推核弹撞向小行星。最终,独孤月和小行星同归于尽,人类得救了。
我相信这个悲惨的结局令不少人流下了眼泪,在悲伤之余,可能有小伙伴还有疑问,喷气背包那点小小动力能够驱动庞大的核弹?可以的!在太空中,由于没有空气阻力的存在,也没有摩擦力,一个小小的动力经过长时间的积累,也能引起大质量物体轨道的显著改变。目前,人类正在太空使用的一种叫“电推进”的火箭就是基于这个原理。电推进的火箭推力很小,但经过长时间的运行,也能大幅改变太空飞行器的轨迹。就连马斯克的’星链“卫星上也装有电推力火箭引擎。
太空中的航天员能看到地球上的灯光?
还有一个值得一提的剧情,地球上的幸存人类为了鼓励月球上的独孤月,夜晚走出地下掩体,利用强灯光照射月球,独孤月看到了地球上的点点人类灯火瞬间泪奔。这种情景是否真的能发生呢?在月球上是否能看到人类夜晚的灯光目前还不知道,但在地球空间站里的航天员确实可以很清楚看到地面上的万家灯火,大城市集中的地方灯光明亮,偏远山区则黯淡无光。
好啦,咱们的解读就到此结束吧,但愿我这个理工男的分析能够帮助你更好理解剧情,减少烧脑的程度吧。