最近有一部电影《流浪地球》火了,电影描述的是影片中描述的是太阳即将开始死亡倒计时,地球和人类面临着灭顶之灾,继而启动了逃离太阳系的计划。

这部电影里面有着非常多的科技知识点,包括太阳的膨胀向红巨星转变,木星的加速效果,点燃木星等,想要让地球停上自转,推动地球离开太阳系,人类建造了一万多座行星发动机,这些发动机高达一万多米,比珠穆朗玛峰还要高很多。

每一台行星发动机可以产生150亿吨的推力,可能不少人会好奇,这些发动机使用的动力是什么?燃料是什么?要知道这一万多个巨大的行星发动机肯定是非常强大的,否则也不可能将地球推离太阳系,让地球成为流浪行星。而且如此多的行星发动机也需要很多燃料才行,这种燃料必然非常常见才行,否则就无法满足它们的运行。

对此,《流浪地球》中也进行了解释,这些行星发动机都是应用了核聚变,使用的燃料就是地球上非常常见的石头,只有这种常见的容易处理的石头才能够满足上万座行星发动机的需求。可能很多人不理解:核聚变使用石头当燃料?石头真的可以当燃料产生能量吗?

在我们的常识里,核聚变不是应用使用氢这种燃料吗?怎么电影中是使用石头?这是怎么回事?原来电影《流浪地球》中的这种核聚变技术不是我们认为的氢核聚变,而是重元素核聚变。可能很多人都没有听说过这种重元素核聚变。

所谓的重元素核聚变其实就是将石头中所包含的重元素进行核聚变反应,这种技术说起来不复杂,有朋友会产生这样一个疑问:用石头当核聚变燃料,这种技术在现实中真的可以实现吗?答案是理论上可以,但是实际实现起来却非常难。

相信很多朋友都知道核弹是人类目前最强大的武器,它分为核裂变和核聚变,原子弹爆炸是核裂变反应,氢弹爆炸是核聚变反应。它们的威力自然也是区别很多,核聚变要比核裂变强大很多,完全不是一个数量级。而且核聚变还是一种清洁能源,不会产生污染,它是未来人类能源需求的希望。

我们都知道恒星内部就是在不停发生着氢核聚变反应,由此可见它的能量有多么强大了。科学家近几十年来一直都在研究可控核聚变,重心放在氢元素的同位素氘上,因为它是一种相对更容易发生聚变反应的元素,然而这种技术也不是那么容易突破的,科学家认为,人类想要实现可控核聚变技术,最少还需要50年。

核聚变需要的燃料,氢元素的聚变要比其他元素容易很多,它只需要1000万摄氏度左右就可以达到,但是比它高一级的氦元素的聚变就需要近2亿摄氏度了,而要使石头中包含的元素聚变的话,可能需要超过10亿摄氏度的温度,这是连太阳也达不到的。

重元素的聚变是核聚变反应更高级的形式,它一般只发生在大质量的恒星内部,像太阳这样质量的恒星内部也不可能发生重元素核聚变,只有比太阳质量大8倍以上的恒星才可以实现铁元素的聚变。不过当铁元素出现的时候,恒星的主序星阶段也就走到了尽头,但在超新星爆发的一瞬间,元素周期表上铁以上的大多数元素都将被制造出来,也是因为这个时候的温度可以达到1500亿摄氏度。

《流浪地球》中用石头当燃料作为重元素聚变的燃料,是一种非常高效的利用方式,其耗费的石头燃料相当于把地球的地壳挖低了40米,由此可见,想要发动这上万个行星聚变发动机需要的燃料是庞大的,只有利用地球本身就存在的庞大数量的石头才能够满足。

当然,重元素核聚变,利用石头当燃料来实现核聚变反应,对于人类目前的科技水平来说,这是一种无法想象的核聚变技术,虽然理论上可以,但要在现实中实现太难了,如果是氢核聚变再有50年可以实现,那重元素核聚变技术有可能再过500年都不一定可以实现。

现实中,科学家也不会去研究这种重元素核聚变技术,这对于人类来说太遥远了,我们主攻的方向还是氢核聚变。而人类目前发现的最理想的核聚变原料就是氦-3,因为使用氦-3的热核反应堆中没有中子,故使用氦-3作为能源时不会产生辐射,不会为环境带来危害。但是因为地球上的氦-3储量稀少,无法大量用作能源。幸好,根据月球探测的结果,月球上的氦-3含量估计约100万吨以上。

100吨氦-3便能提供全世界使用一年的能源总量。月球上的氦-3足够人类使用一万年,因此月球是未来人类的能源希望,也是未来人类最重要的资源开采基地。

可控核聚变技术对人类太重要,它可以说是人类文明能否成为真正的星际文明的关键。有了核聚变技术,人类的飞船速度可以获得质的突破,有可能实现亚光速飞行,这样人类就有了走出太阳系的希望,可以去探索太阳系附近的其它星系,人类也有希望实现外星系移民。

有了可控核聚变技术,人类就可以完全替代现在的化学燃料,这样,地球不断恶化的环境就会得到巨大改善,地球将再次回归到山清水秀的星球。

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