這兩天，微博上有不少網(wǎng)友上傳圖片，稱他們在春節(jié)假期返鄉(xiāng)道路上發(fā)現(xiàn)，不少地方道路電子顯示牌上的警告標語換成了 " 道路千萬條，安全第一條，行車不規(guī)范，親人兩行淚 "。這足以說明，這條豪不押韻、略顯滑稽的標語出處——《流浪地球》，已經(jīng)在某種程度上成為一部現(xiàn)象級電影。
這個 " 現(xiàn)象 "，不僅僅指單部電影口碑飆升、票房大賣，3 天逆襲成春節(jié)檔冠軍，也不僅僅指 " 中國第 1 部科幻電影 "" 開啟中國科幻電影 " 元年，更是指由其引發(fā)的，中國人科學或科幻熱情的燃起。
在百度指數(shù)上搜一搜，你會發(fā)現(xiàn)，從 2 月 5 日這天起，百度搜索 " 木星 "" 引力 "" 半人馬座 "" 離子發(fā)動機 " 等關(guān)鍵詞的搜索指數(shù)都增長了 2-3 倍。網(wǎng)上也多了不少討論行星發(fā)動機是否可行、引力彈弓是什么、地球最終要流浪到哪里之類的話題。
（關(guān)鍵詞 " 木星 " 搜索指數(shù)）
在昨天的《行星發(fā)動機》篇中，小編給大家介紹了一下相關(guān)研究的現(xiàn)狀，探討過行星發(fā)動機的可能性。今天，咱們再來聊聊電影中少有筆墨涉及，但挺多人關(guān)注的問題：地球流浪的終點在哪里。
《流浪地球》的背景是太陽內(nèi)核加速老化，急劇膨脹，從物理學上說，這點是合理的。太陽核心的氫元素在聚變?nèi)紵髸D(zhuǎn)化成暫時無法聚變的氦元素，在中心形成致密的核。原來在核心發(fā)生的聚變反應，就轉(zhuǎn)變?yōu)樵谥旅芎酥獍l(fā)生，使太陽失去原本的內(nèi)部穩(wěn)定性調(diào)節(jié)機制，能量開始增加，體積開始膨脹，顏色也開始發(fā)紅，變成一顆 " 紅巨星 "。
等到紅巨星積累了足夠的能量，原本致密核中的氦元素就會產(chǎn)生聚變，而氦的聚變遠比氫聚變來得劇烈。于是太陽在數(shù)秒的時間內(nèi)爆發(fā)出巨大能量，出現(xiàn)原著中的 " 氦閃 "，吞沒整個太陽系，地球人不得不倉皇出逃。而且在原著中，當在地球逃離到木星時，太陽已經(jīng)完全吞噬了金星和水星。
在原著中，地球路過木星是一趟無驚無險的旅程，借助木星的引力，地球很快達到逃逸速度，" 向廣漠的外太空飛去，漫長的流浪時代開始了 "，而最終的目的地，將是離地球最近的恒星——半人馬座 α 星中的比鄰星。
三星系統(tǒng)
對于這顆星星，想必大多數(shù)人都不陌生。作為離太陽系最近的恒星系統(tǒng)，半人馬座 α 星離太陽只有 4.37 光年的距離，自然被科學界列為尋找 " 新家園 " 的首要目標。與此同時，這個恒星系統(tǒng)非常奇特——和太陽系不同，半人馬座 α 星是一個三星系統(tǒng)，也就是由 3 顆恒星組成的系統(tǒng)，這種獨特的現(xiàn)象，也成為不少科幻創(chuàng)作靈感的來源，比如大名鼎鼎的《三體》、《變形金剛》里的賽博坦星球以及《阿凡達》的潘多拉星，都和此處有關(guān)。
在劉慈欣筆下，半人馬座 α 星的 3 顆恒星距離相近，在各自引力下互相影響，于是就出現(xiàn)了天文學中的 " 三體問題 "：3 顆 " 太陽 " 的軌跡完全無法測算，是全無規(guī)律的混沌系統(tǒng)，每當 " 恒紀元 " 孕育文明后，毫無征兆出現(xiàn)的 " 亂紀元 " 又會將其殘酷摧毀。
整個三體文明經(jīng)歷 200 多輪重生與毀滅，有的只發(fā)展到了石器時代，而有的則發(fā)展到了蒸汽時代，最終，在第 220 輪文明中，三體人幸運地發(fā)展到量子時代，召集起星際艦隊，開始向太陽系逃亡。
如果按照 2 部小說的設(shè)定，當三體人到達 " 氦閃 " 過后的太陽系，或許會想起途中遇到的那個眼熟的藍色星球 ? 而地球人沖出太陽系后，肯定也會覺得自己來錯了地方。
不過，這終究只是小說的設(shè)想，在真正的半人馬座 α 三星系統(tǒng)中，由于半人馬座 α 星 C，也就是俗稱的比鄰星質(zhì)量太小，和 A 星、B 星的距離也太遠，不存在相互捕獲的問題。因此，半人馬座 α 星本質(zhì)上是 A 星和 B 星構(gòu)成的穩(wěn)定雙星系統(tǒng)，加上一顆圍繞它們公轉(zhuǎn)的比鄰星，是三體問題的特殊解。
家園 ?
事實上，對半人馬座的觀察古已有之，中國南方的幾個省份，在春天的晚上可以在空中看到 " 南門二 " 和 " 馬腹一 "2 顆亮星，分別就是半人馬座 α 星和半人馬座 β 星，據(jù)說，14 世紀鄭和下西洋時，曾用它們來導航。17 世紀，歐洲科學家率先發(fā)現(xiàn)這是個雙星系統(tǒng)，18 世紀又確認了雙星的運作規(guī)律。1915 年，天文學家因尼斯 ( Robert Innes ) 通過閃爍照片發(fā)現(xiàn)了比鄰星的存在，證明了這是個三星系統(tǒng)。
隨著一系列先進天文觀測儀器的出現(xiàn)，這一星座的不少具體數(shù)據(jù)已經(jīng)為我們所知。比如，A 星和 B 星都是和太陽相似的恒星，A 星質(zhì)量是太陽的 1.1 倍，光度是太陽的 1.519 倍，B 星質(zhì)量是太陽的 0.907 倍，光度是太陽的 0.445 倍，雙星距離在 35.6 AU 到 11.2 AU 之間變化。
比鄰星則不同，雖然離太陽最近，但它卻是三星中和太陽差別最大的一顆，它質(zhì)量僅為太陽的 0.12 倍，直徑僅為太陽的 0.14 倍，表面溫度只有 2670K-3100K，視星等只有 11.05 等，絕對星等只有 15.49 等。相比于太陽的溫暖，這顆恒星實在是有點冷。
當然，冷不是問題，如果火爐溫度不夠，我們拉近點不就行了 ? 因此，比鄰星同樣存在自己的宜居帶。所謂宜居帶，就是恒星周圍的一定范圍，水可以以液態(tài)形式存在的距離。在太陽系，以地球為標準，這個宜居帶在距太陽 1.5 億公里的位置，而在比鄰星，這個距離將大大縮短至 700 萬公里。
讓人振奮的是，2016 年 8 月，歐洲歐洲南方天文臺宣布，他們不僅在比鄰星周圍發(fā)現(xiàn)了一顆行星，而且這顆行星恰好就在比鄰星宜居帶內(nèi)，他們給這顆行星取名為比鄰星 b。離得近，加上可能有液態(tài)水的存在，這簡直天賜的新家園。不過，事情真的會如此簡單 ? 在研究公布的當天，NASA 就對此進行了詳盡的探討，提出了幾個問題。
首先，要在比鄰星這樣低溫的恒星旁成為一顆宜居行星，如前文所說，你要和 " 火爐 " 靠得更近才行。因此，比鄰星 b 距離比鄰星僅有 0.05 個天文單位，公轉(zhuǎn)周期 11.2 天。你作為一顆小星體，近距離圍繞一顆比你大許多的恒星公轉(zhuǎn)，不可避免會遇到一個問題——潮汐鎖定，也就是小星體永遠只有一半朝向大星體。
當前人類最熟悉的就是地球和月球的潮汐鎖定，正因為月球背面永遠背對地球，我國 " 嫦娥四號 " 首次登陸月背才如此激動人心。
有觀點認為，潮汐鎖定造成的 2 個半球冷熱不均，足以成為阻礙人類生存的因素。但也有人認為，全球大氣和洋流的熱量輸運，可以將問題嚴重程度緩解至人類可以接受的程度。而且，假如我們是像《流浪地球》那樣駕駛地球到達比鄰星，就更不用考慮這個問題，畢竟早就有一個半球經(jīng)歷過永夜了。
第 2 個問題是紅矮星溫度低，光譜峰值偏紅。比鄰星的溫度是約 3000K，光譜峰值已經(jīng)跑到了 900 多納米。植物光合作用機制不得不利用能量更低的光子。而且由于光譜更加扁平，峰值不那么明顯，跟地球人只需要適應很窄的波長范圍就能獲得高性價比的視覺不同，紅矮星旁的生物需要能夠適應寬的多的波長范圍。
當然，這個問題都可以通過生物自身的適應性，以及科技的進步解決。
第 3 點，相較于太陽，紅矮星的磁場更強。太陽的磁場只有 1 高斯，而比鄰星的磁場有 600 高斯。恒星的磁場過強，就會壓制周圍行星的磁層，甚至會完全摧毀行星磁層對高能粒子的屏蔽作用。那么，行星上的一切存在，面對太陽風一樣的恒星風將會束手無策。而且在離母星很近的情況下，太陽風的剝蝕作用更顯著，可能讓行星過快的失去大氣層。但也有研究認為，行星磁場是可能強到阻絕紅矮星強磁場、太陽風的威脅的。
最后一點，由于紅矮星本身更不穩(wěn)定，它的表面可能產(chǎn)生占比過大的黑子，使其亮度不時發(fā)生顯著的變化，而且紅矮星的耀斑爆發(fā)事件也比太陽猛烈得多，可使其全波段輻射增強 4 個數(shù)量級，相當于等效溫度提升 10000K，對附近的行星造成巨大沖擊。這點非常重要，不過，由于當時并無實據(jù)，科學人員也只是提出了一個可能。
除了 NASA，國內(nèi)的科研人員也提出了一些問題。果殼網(wǎng)也提出了 3 個問題，包括其真實質(zhì)量未知，最終可能是木星一樣的氣態(tài)行星 ; 其大氣情況未知，考慮到它的質(zhì)量是地球的 5 倍，它的大氣可能極為稠密，造成強烈的溫室效應 ; 鑒于觀測手段有限，我們只知道觀測到的一個信號，不知道比鄰星 b 是不是一定真的存在。
不過，這場熱烈的討論只維持了 1 年。2017 年 3 月，NASA 提出的最壞可能出現(xiàn)了，比鄰星的亮度在 10 秒內(nèi)上升了 1000 倍，隨后迅速回落。這是一次比最強烈的太陽耀斑還強 10 倍的恒星耀斑。比鄰星 b 在這次事件中受到的輻射，比通常太陽耀斑爆發(fā)時地球受到的輻射高出約 4000 倍。即使比鄰星 b 存在生命，在這種程度的摧殘下恐怕也難逃一劫。
2018 年，科學家又觀察到了比鄰星一次超級耀斑爆發(fā)，從地球上看，比鄰星在耀斑爆發(fā)時亮度比起平時增加了 68 倍。地球如果泊入這樣的恒星軌道，在耀斑爆發(fā)時，地球生態(tài)圈可能受到毀滅性打擊。
國家天文臺星云計劃研究員李然在科普中國網(wǎng)站提出一種觀點，比鄰星并不適合作為地球流浪的終點，但可以作為一個中途補給站。在太陽臨近大約 16 光年內(nèi)有 52 顆恒星，這些恒星都可以作為流浪地球最終的備選之地。地球可以在這里獲得燃料補充，前往下一個地方，例如，距離太陽 12 光年的 Tau Ceti 也許就是一個不錯的選擇，其亮度大概是太陽的一半，而且看起來非常穩(wěn)定。
希望
讀者需要知道的是，以上并非最終結(jié)論，因為到目前為止，人類從未，也無法近距離觀測過這個星座和星球，即便是用哈勃望遠鏡看，半人馬座 α 星 A 和半人馬座 α 星 B 只是 2 個光點，比鄰星黯淡無光，更不用說行星之類的更小星體。以上所有理論結(jié)果，基本上都是通過間接方法推測而得。可以說，對半人馬座的探索熱情，是這幾年才興起的。
目前，短期內(nèi)最有希望取得進展的是歐洲南方天文臺在智利修建的歐洲極大望遠鏡 ( E-ELT ) 。2017 年，歐南臺選定智利阿瑪遜斯山為最終地址，將在此處建立全球最大、革命性的望遠鏡。該鏡的口徑十分驚人，主鏡 39.3 米口徑，面積近似于半個足球場，帶來的是進光量的巨大提升。
據(jù)悉，該望遠鏡的進光量超過人眼的 1 億倍，是伽利略望遠鏡的 800 萬倍、哈勃望遠鏡的 256 倍、甚大望遠鏡單體單元的 26 倍，也是地球上現(xiàn)有所有 8-10 米口徑望遠鏡進光量的總和。
此外，該望遠鏡配備了 6 個激光導星儀、第 4-5 級反射鏡以及超強感光元件，通過光學自適應系統(tǒng)可實現(xiàn)每秒 700 次的光學細微調(diào)整，最大程度降低大氣的干擾，預其計成像的銳度高于哈勃空間望遠鏡 16 倍。帶來的結(jié)果是，屆時，我們將直接看到比鄰星 b 的真容，甚至可以直接探查大氣層和地表，搜尋水甚至地表生命的跡象。
美國方面，40 年前發(fā)射的 " 旅行者一號 "，已經(jīng)飛出了冥王星軌道，達到了逃逸太陽引力的速度。按照預先規(guī)劃的路線，" 旅行者一號 " 將在 8500 年后，離開奧爾特星云，4 萬年后飛臨第一顆外恒星 Gliese 445，7 萬年后終于路過比鄰星，最后向著人馬座方位，朝銀河系中心駛?cè)ァ?/p>
這畢竟是 40 年前的技術(shù)和規(guī)劃，按照《流浪地球》設(shè)想，地球要在 2500 年后到達比鄰星，當然，電影中的地球可以獲得源源不斷的動力，而 " 旅行者一號 " 基本上只能在宇宙中漂流，但無論怎么說，7 萬年，對于地球人來說都是一個過于宏大的尺度。
2017 年，NASA 提出了探索半人馬座的新設(shè)想。美國噴氣推進實驗室計劃在 2069，也就是阿波羅 11 號登月 100 周年，向半人馬座發(fā)射探測器。為什么要等這么久呢 ? 原因很簡單：現(xiàn)在還沒有技術(shù)。
半人馬座 α 星距我們 4.4 光年，按照憧憬中的能以十分之一光速飛行的飛船計算，也需要 44 年才能到達。因此，你，甚至你的下一代能否活著看到結(jié)果都不好說。最理想的情況下，探測器要到 2113 年左右才能到達半人馬座，而且數(shù)據(jù)還要經(jīng)過 4.4 年后，才能傳回地球。
相較而言，霍金留下的遺產(chǎn)—— " 突破攝星 " 計劃采用的光帆推進技術(shù)，可能更有可操作性。
按照設(shè)想，" 突破攝星 " 將使用一個巨大的地基激光陣列，推動超輕型宇宙飛船的艦隊達到超快速度。計劃采用的宇宙飛船直徑可能只有 3 到 12 英尺，相較于傳統(tǒng)動輒數(shù)噸的探測器，其重量可以忽略不計。
同時，他們計劃為飛船一種 " 納米儀器 "，質(zhì)量只有 1 克，和一枚回形針差不多，但是這足以將光帆、相機和傳感器等組件容納于內(nèi)。這些傳感器可以測量磁場，從而保護行星不受輻射的影響，還可以探測到可能表明存在生命的特定波長的光。
而驅(qū)動這種飛船前進的，將是地球上的超大功率激光系統(tǒng)。工程人員需要造出功率夠大、價格夠便宜、相互緊密又足夠連接的激光陣列，使數(shù)百萬臺設(shè)備可以像單臺一樣穩(wěn)定 ; 在短暫的功率輸出巔峰，總功率需要接近 1 千兆瓦，大約相當于 1000 座核電站的發(fā)電量。根據(jù)預期，激光陣列的修建約需要花費 100 億美元。
激光陣列將大量的光集中照射在納米飛行器上，只需幾分鐘，就能賦予它驚人的 60000G 加速度。最終，" 突破攝星 " 宇宙飛船的速度可以達到光速五分之一—— 1.34 億英里每小時，僅需在 20 年多一點，就能到達半人馬座阿爾法星系的 3 顆恒星范圍內(nèi)。
鑒于激光技術(shù)的先進性和敏感性，政治問題是不得不考慮的。為 " 突破攝星 " 飛行器提供能量的激光，足以將通信衛(wèi)星蒸發(fā)，因此不可能交到某個單獨國家手中。這么看來，《流浪地球》中的地球聯(lián)合政府倒也不是空想。
值得一提的是，在現(xiàn)階段上，人類已經(jīng)可以放下嫌隙。" 突破攝星 " 項目 2 個重要參與方分別是俄羅斯億萬富翁米爾納 ( Yuri Milner ) 和 NASA 埃姆斯研究中心，兩個相互越來越不待見的國家，十分難得地在涉及全人類未來的大事上攜手合作。
【來源：前瞻頭條】
