看到《流浪地球》说用石头做燃料,那么在现实中真的有这项技术吗?

现在还没有这技术,但这种技术确实有一定的科学依据,甚至可以说将来一定会实现的,只不过是一个时间问题。而实现的方法,就是相对而言比较重的元素发生的核聚变。

首先,我们来分析一下石头是个什么成分:石头主要是硅酸盐、二氧化硅等,这几乎构成了绝大部分石头。包括地球上物质的丰度,排在前两位的仍然是氧和硅。那这些元素能不能”燃烧”呢?能。

在恒星的演化历程中,有一个现象,那就是所有大质量的恒星,聚变的最终结果都是生成铁元素。一旦铁元素生成,这颗恒星就必将毁灭。换言之,比铁重的元素是无法在正常的恒星中形成的。这是为什么呢?因为较轻的元素可以发生核聚变释放出能量,但这个聚变的极限就在铁。也就是铁元素之前的聚变是放热的,但铁元素聚变就开始吸热了。

说到这儿,相信大家就了解了。在氧、硅的后面,还有磷硫氯氩钾钙钪钛钒铬锰等,当然聚变不一定按照这个顺序,但这至少说明了中间还有好多元素可供聚变。而这些过程都是释放能量的,因此,理论上讲是可以的。

那为什么现在还没实现呢?实在是因为可控核聚变太难了。目前为止,我们连仅需几千万度就能实现的氘氚核聚变都没有可控,更不用说这些重元素核聚变了,这些都是需要几亿几十亿甚至上百亿度高温才能实现,更难了。因此我觉得短期内人类不会掌握这样的技术。

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石头做燃料属于重元素核聚变,目前人类只达到使氢进行核聚变的技术,而且还不是长时间可控的。也就是很短时间就会熄灭。至于未来能不能实现,理论上能,但要用来作为发动机燃料就不怎么可能了。。。。

重元素核聚变的难点在于温度,我们无法提供像太阳内部那样的巨大压力,只能以温度来补救了,而由于重元素含有比氢元素多n倍的质子数,而质子带有正电荷,因此即使在等离子态下,重元素的原子核也有着n倍于氢原子核的电磁斥力,导致两个原子核无法互相靠近融合。因此要使两个带正电的原子核互相靠近就只能通过高温和高压。

图中是几种常见元素的核聚变所需温度,石头里面的常见元素都要10亿度以上高温才能点燃核聚变,我们当然不怀疑以后人类能制造如此的高温,但问题是我们拿什么容器来让它反应,也就是电影中那些重元素核聚变离子发动机用什么材料才造呢??????已知的所有物质都无法在10亿度高温下保持固态甚至液态,那未来人类能拿什么材料来造那发动机?

想象力没有极限,但物理有极限。作为科幻电影,我认为《流浪地球》属于硬科幻,但科幻毕竟是科幻,不是科学,它不需要像科学一样严谨,《流浪地球》脑洞很大,充满想象力,很多构思都有科学原理,如果要在数据数值上挑刺,那就是科学科幻不分了。

看到《流浪地球》说用石头做燃料,那么在现实中真的有这项技术吗?

也只有用石头做燃料了,假如用氢元素核聚变的话,地球上的水烧干都还没泊入比邻星的轨道,因为烧掉的氢元素总量超过了地球上所有水中提取的来的氢元素,甚至只能满足2/3的燃料!

这就是行星发动机的燃料,石头主要成分是硅酸盐、二氧化硅等,其中构成是氧元素和硅元素,那么在元素聚变序列中分别在哪个层次呢?

当然最先燃烧的氢原子核聚变成氘,然后是氘与氢聚变成氦3,再是两个氦3聚变成氦4,然后是碳、氧等一路下来,当然这是大质量恒星中所能达到程度,比如8-10倍太阳质量以上的恒星,一直能烧到铁元素,稳定了,再也无法燃烧,但此时却是灾难来临!因为失去辐射压的外壳直接坍缩到内核,接近光速的撞击爆发出宇宙最为耀眼的能量释放,这就是超新星爆发!当然话题扯远了,人来当前正在攻关的核聚变是氚氘核聚变,这个条件稍低,差不多就是上亿度左右!

无论是托卡马克还是仿星器都没有实现商业化,原因有几个,但主要是温度不够,约束时间不够长!而氚氘是最容易实现核聚变的条件,但现在依然在胜利的前夜,似乎即将倒下正在摇摇欲坠中!但我们还是有必胜的决心!

连最容易实现的氚氘聚变都还没有彻底成功,那么重元素聚变的条件就更难实现了,因为越往后的条件越苛刻,到了硅元素聚变的时代,温度达到了极为变态的30亿度,我们现在能实现的温度不过就上亿度,30亿度也就多个零乘以3而已嘛,但这是工程应用,不是数学公式,需要基础科技突破,需要应用科学突破,需要工程技术突破……谈何容易!

这是行星发动机设计图,哪位想要收藏了吧,去复制一台!当然这是渲染前的草图,仅仅是徒有其表,“火石”就从底部进入行星发动机,这就是关键中的关键,也许火石中就是多层从外层轻元素到内核重元素的多层结构,一层层聚变进入内核达到行星发动机聚变硅元素的条件,因此行星发动机和火石配合下才达到燃烧“石头”的要求!

外部支撑结构图,设计图哦…….

假如火石不是这种功能的话,至少笔者也许难以想象出第二种功能,当然各位可以补充下!不过能达到烧石头条件的发动机真是完美,小行星带随便挑挑拣拣就能带上足够的燃料了,如果是“飞船派”的话,这条件还真低,到柯伊伯带还带一批,直接到比邻星系尘埃带再补充一次燃料,直接前往?算了到比邻星系就差不多了,不折腾去更远的地方了哈………

我来说个后续:

当地球流浪到第300年的时候刚刚离开太阳系不久的地球诞生了一个伟大的人堪称爱因斯坦二世他发明了一个完美的人工智能“盖亚” 。盖亚利用其无限且不知疲倦的完美的运算得到了人造虫洞方程式 人类花了50年利用霍金的理论为基础进行反复考证论证了其可行性之后联盟决定实施盖亚的“虫洞计划” 30亿人除了保留必要的轨道转弯发动机以恢复地球自转和3000台推动发动机用以减速外 其他7000台行星发动机被全部拆除 其材料资源人类又用了50年时间在近地轨道上造了架巨大的虫洞跳跃发生器… 人类在带着地球流浪了第400年后 因为伟大的“盖亚”极其创造者 所发明的虫洞跳跃方程式 以及在此基础上打造的轨道跃迁行星引擎 让地球通过人造虫洞直接跨越时空来到了半人马座预定坐标 地球在流浪了500年后 人类结束了巨大的苦难 重新建立新的人类文明

流浪地球计划采用了1万座以重元素核聚变为能量的地球发动机,用2500年时间将整个地球推动到4.22光年外的比邻星轨道


核能在现实中的应用已经比较广泛了,从最早的原子弹和氢弹到后来的核电站,核能为人类文明进步做出了巨大的贡献,但现在对核能的开发利用还仅限于核裂变阶段,能量释放更加强大且安全的可控核聚变技术却迟迟没有突破,而且流浪地球中是重元素可控核聚变,我们现在连氢元素可控核聚变都做不到。

太阳核心的氢元素只需要1500万度就能发生聚变反应,这是因为核心区域的压力足够大。但现实中的托卡马克装置无法生成太阳核心的压力,因此只能用更高的温度来弥补压力的不足,所以托卡马克装置内部达到了上亿度的高温,但构成石头的氧和硅以及其他重元素需要的聚变温度高达数十亿甚至上百亿度。

氢元素核聚变就好像一个吐钱机一样,扔进去1块钱可以吐出来10块钱,而重元素核聚变扔进去1块钱可能一毛钱都吐不出来,铁元素理论上也能核聚变,但它已经开始吸收能量还不是释放能量了,也就是说你扔进去1块钱它不但不吐钱反而会再收你1块钱。

地球发动机的技术难点在于保持几十亿上百亿的超高温来进行重元素核聚变,现实世界中的我们连1500万度都无法长时间有效保持,如果强行启动重元素核聚变的话,投入的能量可能比产出的能量还要多。

用石头做燃料的重元素核聚变技术在理论上是可以实现的,只要温度达到几十亿上百亿度就没问题,问题是现在的我们无法达到这个温度,如果未来强行启动重元素核聚变的话,投入的能量可能比产出的能量还要多。

虽然很多人说科幻电影当中的技术就是现实世界中未来几十年的技术引导,比如空气触控屏、飞行背包、通用翻译器当年只存在于科幻电影当中,而现在人类却可以真实的发明出来,只不过用石头做燃料,不是短时间之内就可以实现的。理论上地球上的任何资源都有产生能量裂变的可能性,比如天然气,石油,煤炭等较为常见的能源,但其实石头也可以产生能量裂变,只不过这种能量裂变要建立在特定的条件之下,并不能像天然气石油等这种直接利用。石头的种类虽然有很多,但组成成分基本都包含碳酸钙、氢氧化钙、硅酸盐、二氧化硅等元素,而这些元素都是地球上较为常见的元素,在特定条件之下绝对有当做燃料的可能。而为什么说短时间之内根本无法实现呢,主要是因为上面所说的特定条件限制太高,石头不会像煤炭一样直接燃烧,利用的过程肯定是采用核裂变、核聚变的方式。但人类当前所掌握的核能技术当中,重元素核裂变主要是铀元素,轻元素的核聚变主要是氘、氚、锂等,当前核聚变的元素基本几百万度就可以实现,而石头当中的元素想要聚变,要达到几十亿度,相差几百倍。另外不管利用什么材料作为核能燃料,都需要在特定的装置容器下进行,人类当前还没有开发出任何装备材料,能抗衡几十亿度的高温。而之所以在流浪地球当中出现了利用石头作为推进燃料的画面,是因为当时推动整个地球的能量十分巨大,地球上所有的轻质元素全都利用完毕以后,也无法推进地球到达目的地,所以才选择利用石头,但实际上距离实现这种技术还非常遥远。欢迎关注“地理有意思”留言一起探讨。

《流浪地球》的播出,大家对科学理论的热情提高了很多,电影里面提到的重聚变技术,理论可行,但距离实际应用,吃瓜群众还得望穿秋水呐。

人类现在大量普遍使用的能源,是以石油为主的化学燃料。在能源利用届,算四级批发商,实在是上不得台面的技术。玩玩化学键,和万年前原始人玩钻木取火,原理是一致的,理论层面上来讲,我们和那时并无根本区别。一句话,原始得很呐。

相对论和量子力学研究了一百多年,乱七八槽理论一堆,弄得同学们痛苦的很。但却实实在在让能量的操控形式进入了新的时代。掰原子核的核裂变,拧原子核的核聚变,绝对是惊人的成就。吃瓜群众玩核裂变的功力已经相当了得,但奈何玩裂变的主力选手鈾235,在自然界的储量相当少,开采难度大,用着还有辐射危险,推广起来一般得慎之又慎,但大家还是热情高涨,掰得不亦乐乎。但论货比货,还得轮到今天的主题,核聚变上场。
小爱告诉我们,原子核这个玩意,外围电子少的,拧一块,会释放巨额能量,这个是太阳燃烧五十亿年的原理,绝对的高级货。从氢开始,照着元素周期表往后数,一直可以拧到铁。铁之后,就拧不动了,强拧就得耗能,反应进行不下去了。电影里面的行星发动机,用的是石头,是把硅作为核燃料进行聚变反应,就技术而言,那可是非常成熟的可控核聚变技术。是把可控核聚变玩的炉火纯青的程度,才能干的出来的大牛。

拥有了这种能源使用的自由,如果不是这种全人类世界毁灭的危机,人类文明将进入一个崭新而辉煌的阶段。沙漠变绿洲,海水无限淡化,沙滩装空调,彻底的污染治理,无限能源可以保证无限物质供给,人类文明或许真可以进入大同社会,真乃人间天堂啊。可惜了可惜了。

我是猫先僧,专注于有趣的科普。

原创不易,互粉必回!

在《流浪地球》电影中以石头做地球发动机的燃料其实是一种核聚变技术,而且属于多重核聚变,所聚变的元素主要以氢,氦,碳,镍,氧,硅这些。

其中氢元素和氦元素的聚变反应以目前的科技水平可以实现,不过人类还无法对其加以控制,最直接的例子就是氢弹。而后续的碳,镍,氧,硅这些元素的聚变人类还都无法实现,只有在一些恒星内部才会发生这些元素的聚变反应。

当一颗恒星内部的核聚变开始产生铁元素时,也预示了这颗恒星即将灭亡。恒星的体积会开始快速的扩展,甚至会吞噬其周围的所有行星,到一定程度恒星会发生一次令人无法想象的大爆炸,此时就会产生相对质量更大的元素,例如银,铅,金,这些元素然后飞散到宇宙之中,最后落在不知道多少光年以外的行星上。我们地球上的这些金,银元素也都是恒星毁灭后遗留的产物,并不是地球自己产生的!

再回到《流浪地球》这部电影来说,电影所发生的故事背景是在太阳即将毁灭的时代,我们现在太阳的生命还处于壮年期,要到寿命的终结至少还得数十亿甚至数百亿年,因此那个时候人类拥有了可控核聚变技术我觉得到还是很有可能的。

大麦我平时写一些星际争霸这个游戏的时候就有了解到人族枪兵他的能量来源也是属于一种名为冷核聚变的技术,只需要常温常压就能发生核聚变反应,因此流浪地球中的发动机应该也属于这种原理把。

现实中根本没有这项技术,目前实现的核反应只有两种:

一、氢核聚变

利用氢原子的同位素氘、氚聚变为氦,实现核能的释放。到现在为止人类也仅仅掌握了氢元素的聚变技术,而原子序数大于氢的氦、锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟等元素的聚变,人类根本就没有掌握。另外值得注意的是,核聚变到铁元素开始,就不会释放能量了,反而会吸收能量。所以说流浪地球里面的行星发动机虽然利用了重核聚变技术,但它也仅仅只能够利用铁元素以下的资源进行核燃烧。

二、重核裂变

重核裂变是人类掌握的第二种核能获取手段,该核反应一般是利用铀235进行裂变获取能量。当然了,除了铀235外,还有很多元素也可以进行核裂变。只不过由于这些元素要么稀少、要么半衰期太短而无法稳定输出,所以很少用。

流浪地球只是一个科幻电影,所以里面的一些技术是完全超前的,现在的我们根本无法掌握。不过随着科学的发展,人类终有一天会一一实现这些不可思议的技术。

现实当然是没有的,但理论上却是可行的,至少在铁元素之前的核聚变是有利用价值的,电影中称为重聚变发动机技术。

乍听之下,用石头当燃料有些异想天开、不切实际,但当我们把眼界从普通的燃烧反应身上移开,试看原子核之间的放能反应,比如核裂变和和聚变,就会发现,燃料的定义其实很广泛。

原理上,我们可以利用铁元素之前的任意元素进行核聚变(从铁元素之后的聚变,输入能量已经大于输出能量了),但最简单的氢核聚变我们也仅仅熟练掌握了氢弹制作级别,也就是不可控核聚变。

而电影中的行星发动机,明显属于可控核聚变,因此电影中的技术至少领先现实世界一个世纪,可能一个世纪还算是少的了。

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