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《流浪地球》中,1萬台發動機運轉,會燒掉多少氧氣?

根據《流浪地球》的設定,由於太陽在急速衰老,它將在短時間內劇烈膨脹為紅巨星。由於紅巨星極其巨大,整個地球將會被太陽吞噬。面對如此巨大的生存挑戰,人類決定將地球推離太陽系,飛到4.2光年外的比鄰星。

為了讓地球能夠成為一艘巨大的太空飛船,科學家在地球的大陸上建造了1萬台巨大的行星發動機,每台最大推力可達150億噸。那麽,這麽多行星發動機在地球上工作,它們需要消耗多少氧氣?人類會因此而缺氧嗎?

事實上,這些行星發動機的運轉並不需要氧氣,因為它們的動力來源不是化學反應。如果用化學燃料,行星發動機將無法產生足夠強大的動力。地球上的化學燃料將遠遠不足以把地球送到比鄰星,而且用化學燃料還會讓地球面臨缺氧的問題。

對於地球這種級別的“太空飛船”,需要用到更為高效的能量——核能。這些行星發動機通過核聚變來產生能量,只不過該核聚變與主序星的氫核聚變有所不同,這是一種重元素聚變。

理論上,在鐵(26號元素)之前的元素都能發生核聚變反應,產生更重的原子核,同時還會釋放出能量。在高達1.1萬米的行星發動機中,其使用的燃料是石頭。石頭中的矽元素能夠發生核聚變反應,產生能量,用於推動地球。

但事實上,矽元素極難發生核聚變反應。在宇宙中,只有那些演化到末期的大質量恆星才能發生矽核聚變,而且持續時間非常短暫。由於矽的比結合能較高,只有當恆星核心經過不斷的引力坍縮,使溫度升高到30億度之時,矽核聚變才會啟動。很快,矽核聚變就會產生鐵元素,而鐵的核聚變反應會吸熱,所以恆星的“燃燒”將會到此為止。

最後,在《流浪地球》中,即便通過重元素聚變來大量製造能量,但也不足以讓地球獲得太陽系逃逸速度。對此,地球先被推到木星軌道,借助木星的引力,使地球加速到逃逸速度,最終能夠脫離太陽系,飛向比鄰星。

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