【《流浪地球》中的“硬核”軍事科技】

　　編者按：

　　行星發動機、重元素核聚變、單兵機械骨骼、加特林機槍……近日，正在熱映中的國產科幻電影《流浪地球》不僅讓科幻圈為之瘋狂，也在軍迷圈掀起波瀾。即日起，《科普中國-軍事科技前沿》推出系列作品，解讀《流浪地球》中的“硬核”軍事科技，歡迎關注。

　　大年初一，中國國產科幻片《流浪地球》上映，并獲得了觀眾的廣泛好評。而作為中國的首部大制作科幻片，其中有大量的“硬科幻”成分，尤其是劇中的“領航員”國際空間站，就是非常符合科學設計的一個空間站。那么，從現代科學角度上，“領航員”國際空間站建設起來難度有多大，又利用了什么技術呢？

流浪地球宣傳海報

　　建設“領航員”國際空間站有多難

　　在電影里，我們可以知道“領航員”國際空間站有30萬噸燃料，而“領航員”空間站的整體重量肯定是這個數字的幾倍高。而在現實里，人類目前最大的空間站——位于近地軌道的ISS國際空間站的質量只有數百噸。

　　在電影中有一組鏡頭明確指出了領航員國際空間站是使用運載火箭進行建造的，鑒于火箭殼體不可能無限大，我們也不可能一下子造一個超級火箭把整個空間站送上天。一個合理的解決方案是——在地面制造艙段，然后進行軌道對接。

圖為劇中的領航員國際空間站

　　現代的國際空間站是使用了大約20噸的小型艙段作為結構。假設說未來技術有所發展，可以使用近地運載能力達到百噸級的火箭，那也需要數千甚至上萬枚火箭才能建造出片中如此龐大的空間站。

現階段最大的國際空間站和“領航員”相比只能算是個小玩具

　　而從造價角度講，現代百噸級運載火箭可達數億美元。就算未來使用了可復用技術，價格也不會低于數千萬美元。如此算來，即使不計算“領航員”空間站本身的造價，僅僅把他送上軌道的費用就高達數千億至數萬億。

　　除此之外， 如此巨大的軌道結構還要涉及到受力強度問題。在電影最后，空間站進入“前進三”狀態時，其整體受到極高的加速度，如果結構強度不夠，整個飛船就會“折斷”或者“碎裂”，這就涉及到了更高的材料技術和工程設計技術。

　　為什么在太空還有重力？

　　在劇中，航天員可以直接站立在艙室中，而不是我們平時在電視中總是看到的漂浮在空中。

　　沒錯，這正是一種人工重力技術，而且是基于當前技術的人工重力技術。

可以看到空間站有明顯的環狀結構

　　在吳京飾演的航天員劉培強進行崗位交接的時候，很明確的指出，需要進行“檢測離心重力控制器狀態”。如果你仔細看的話，會發現電影中的空間站有一個環狀的生活艙并且在不斷地進行旋轉。而在旋轉的過程中，離心力就會將物體“壓在”艙體的內壁上。

　　這種技術在目前就有大量的應用，一個簡單的例子就是使用離心力，將不同密度的物質進行分離的離心機。

　　影片中的生活艙旋轉速度并不是很快，很難達到1g的標準重力。所以在環狀艙室內部的航天員生活可能不太像是在地球，而是更像在月球——身體非常輕盈，物體下落速度很慢。

　　之所以要產生重力，一方面是顧及航天員的日常生活，另一方面則是為了健康考慮。

　　在太空環境中，人體骨骼基本無需承擔人體質量，而在移動物體的時候，肌肉的負擔也不會很大。正所謂用進廢退，骨骼密度會隨著航天員在無重力環境下增加的時間而逐漸降低，產生骨質疏松癥，而肌肉也會開始萎縮。

太空中健身的航天員

　　在現代的ISS國際空間站中，就有這樣的一臺機器用來作為航天員的日常鍛煉使用，而這樣的鍛煉雖然對于防止肌肉萎縮十分有效，但對于制止骨質疏松就意義不大了。現代航天員在超長時間的太空生活之后，在地面生活經常會需要“重新學習走路”，然后在地球重力環境中花費極長的時間恢復骨骼密度。

　　所以，在長途太空旅行中，必須采取離心重力的方式避免航天員的骨質疏松。很多科幻作品也采取了這樣的設定，包括《星際穿越》和《火星救援》中的飛船。

《星際穿越》的環狀結構

　　總的來說，流浪地球中關于太空的許多設定是非常的科學的。也確實是中國科幻電影的一個好典范，希望未來我們能看到更多的，更好的中國科幻電影。中國科幻，加油！

　　劃重點

　　離心重力：通過環狀太空艙自旋，對其內壁施加離心力來模仿地球重力的模式，能夠維持宇航員健康。

　　出品：科普中國

　　作者：矛隼工作室

　　策劃：趙清建

　　監制：光明網科普事業部

帶著地球去流浪 “領航員”建設難度不一般

圖文簡介

現代的國際空間站是使用了大約20噸的小型艙段作為結構。假設說未來技術有所發展，可以使用近地運載能力達到百噸級的火箭，那也需要數千甚至上萬枚火箭才能建造出片中如此龐大的空間站。