专家解析-《流浪地球》中有哪些航天知识

行星发动机为啥是核动力的？电影中，为了驱动地球逃离太阳系、踏上寻找新落脚点的流浪之旅，人类在地球上建造了一万座行星发动机。发动机利用真空岩石重核聚变作为动力源，具体来说就是利用硅元素进行核聚变反应，获得高温高压等离子流，高能等离子流通过定向喷射的反作用力推动地球前进。行星发动机为啥采用核动力？航天飞行中使用的发动机有化学推进、电推进、脉冲爆震、核动力（核热推进、核聚变推进）等多种形式，更科幻的还有反物质推进等概念。对于发动机，推力和比冲是两个重要的参数，使用最多的化学推进推力比较大、比冲相对较低，这就导致航天器需要携带大量推进剂，比重甚至占到总重的90%以上，不适合长航时的星际飞行。目前常见的化学推进中比冲最高的是液氢液氧发动机，美国的RL-10B发动机真空比冲可以达到466.8s。星际飞行需要大比冲的推进方式，电推进虽然比冲较大（1200~3000s），但是推力量级仍然在1N以下、不足以推动大型航天器，同时具有大推力、大比冲的核推进是未来较为理想的动力模式。核动力主要包含核热推进和核聚变推进两种，核热推进是利用核裂变的热能将工质加热到很高的温度，然后通过收缩扩张喷管加速到超音流而产生推力的火箭发动机系统。美国的NERVA型核热发动机和俄罗斯的RD-0410型核热发动机都做出了试验样机，进行了除飞行试验之外的大量试验。核聚变推进原理是两个轻核聚合在一起，由于生成核的质量比原始两核子的质量小而释放出的能量，核聚变理想的燃料是氘-氦3或者氘-氚组合，发动机比冲可以高达5000s甚至10000s以上。电影中使用硅而不使用氘、氚、氦3，主要是来源于岩石的硅原料制备难度远远低于后三者。

空间站为啥是摩天轮形的？电影中的“领航员”空间站是一个摩天轮形状、围绕中心自转的构型，与现实中的空间站差别比较大，受限于现有的技术水平和空间运输能力，现有的空间站都是核心舱连接另外几个舱段，串联和并联形成“十”字型构型。摩天轮式的空间站在科幻电影中经常出现，它的主要优点是通过旋转离心力创造出“人工重力”，减少长期失重对宇航员健康造成的不利影响。冯.布劳恩很早就提出过这种想法，设计了一个直径76米、转速为3转每分钟的航天器，能提供人造重力约为地球重力的1/3。NASA前几年进行过一项名为“鹦鹉螺”的概念研究，设计了一个带有轮型的离心重力舱，可供宇航员星际旅行时居住。