我想这几天大家最关心的问题之一是,烧石头到底能不能把地球推出太阳系?
为了解答这个困惑,我做了一个简单的估算。
《流浪地球》设想的“行星发动机”,使用大刘所谓的“重聚变”,户口所谓的“烧石头”,也就是以地壳物质作为原料,用核聚变来产能。
不管是轻核聚变还是重核裂变,最多都只能到铁,因为铁的核子平均结合能最大,是核聚变燃烧的终极灰烬。
地壳中的元素,按质量比计,前几名是氧(46.6%)、硅(27.7%)、铝(8.1%)、铁(5.0%)、钙(3.6%)、钠(2.8%)、钾(2.6%)、镁(2.1%)。
我们假设行星发动机的黑科技,可以把所有不是铁的元素全都聚变成铁,看看这样可以产生多少能量。
我们近似认为上述元素均以其稳定同位素为主,忽略其他同位素(即只考虑氧16、硅28、铝27、铁56、钙40、钠23、钾39、镁24)。
查表可以知道这些元素的核结合能,由此可以计算出每个核子的平均结合能,然后就可以知道各个元素的每个核子,变成到铁核的过程中能放出多少能量。
假设地壳占地球质量的1%,估计地壳中各个元素的核子总数,就可以计算出地壳中的元素进行重聚变之后,能放出多少能量。
我估算的结果是,如果把整个地壳都烧掉,可以烧出3x10^36焦耳能量。
而地球要逃离太阳,需要爬出的势能壁高度是5x10^33焦耳。
也就是说只要烧掉整个地壳质量的千分之二,就可以不借助木星而逃离太阳系——假设烧掉的能量没有损耗地(实际上要打折)全部转移成了地球的动能——是个好消息!
也即不考虑引力弹弓的情况下,至少需要烧掉1x10^19吨的石头,才能把地球推走。
一万座行星发动机,平均每个要烧掉1x10^15吨的石头。而按照电影设定,每辆卡车的装载吨位是50吨。也即对每个发动机,要累计出动20万亿车次。
整个流浪地球工程计划持续2500年时间,假设逃离太阳引力范围耗时1250年,对同一发动机,每秒钟需要有500多辆卡车在进料口完成倾倒作业。
假设每辆车每次倾倒耗时1分钟,对同一发动机,就是有3万辆卡车同时倒料。
所以我想,这主要是个卡车管理调度的问题……
有网友表示,终于知道为什么“道路千万条”了……
对了,我收回昨天说的“岩石里面主要元素的核子结合能已经很高了,没有太多进一步聚变的价值”这句话。
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