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日期: 2023-01-23 | 來源: 梁文傑的物理科學 | 有0人參與評論 | 專欄: 流浪地球 | 字體: 小 中 大
《流浪地球2》最近放了幾個內部觀影，有幸看了，科幻很硬，科技元素很多。有時間再慢慢寫，現在寫太多也容易劇透。今天繼續解讀壹點點流浪地球2中扔出來的壹個概念
幾天前參與了某站《科幻與科學碰撞》的對話節目，幾個科學家與流浪地球2的主創人員見面，氣氛很好。其間郭帆導演問我：我想請教壹下，我電影裡以前設想了冰盾的概念，太空返回地面都會與空氣摩擦生熱，以前返回都是用隔熱瓦，只能用壹次。如果電梯返回大氣時先噴出大量的水結成冰，形成保護的盾牌。當轎廂在空氣中摩擦生熱冰盾可以吸熱蒸發，這樣可以保護電梯。這個想法是不是可行。
上升時的太空電梯轎廂使用噴火和電磁兩種動力復合
我明白郭導的意思。太空中不是冷嗎？零下兩百多度，水放出來立刻結成冰，然後在下降時吸熱蒸發帶走熱量，又經濟又省事，這不兩全其美嗎？
我猶豫了壹下，說當我喜歡壹個孩子的時候不願指出他的瑕疵。。。
我的意思是郭導的用意非常令人敬佩。他使用冰盾的概念同時致敬了兩位偉大的文化人。壹個是著名科幻作家克拉克。克拉克在他的宇航系列小說中設想了壹個太空船，為了抵御迎頭撞擊的隕石，在飛船前構建了很厚的冰盾。這個想法很有意思。壹方面水很柔軟但壹旦結冰卻拾分堅硬。
我們日常有很多經驗，零下贰叁拾度的東北湖上斧子壹敲壹個白印。而北京頤和園上的冰如果凍到壹米厚，就很難弄開。每年黃河河套冰封，那可要出動轟炸機炸開的，否則就會出凌汛。如果溫度繼續下降到零下伍拾度以下，其莫氏硬度（堅硬程度的量度）可以達到5~6，媲美鋼鐵。鋼鐵在那個溫度反而會變脆，如果作為防護，可能還不如冰。更美妙的是，太空很冷，如果部分防護用的冰盾撞擊發熱裂開並融化，那麼撞擊後會自動冰凍，把裂縫封上。有自修復能力。克拉克的想象力不可謂不豐富。郭導在影片中向科幻前人致敬令人贊賞。
另壹個被致敬的是馬爾克斯。馬爾克斯有部偉大的文學作品叫百年孤獨。開篇說到“冰塊，是我們這個世界最偉大的發明”。這裡的冰塊實際指代的是科技。馬爾克斯這個小說背景是拉丁美洲。常年炎熱，很少有冬季，更不要說見過冰塊。夏蟲不可語冰，而炎熱的拉丁美洲人贊歎冰，與我們現在夏天有人贊歎空調是世界上最偉大的發明壹個意思。
對拉丁美洲人民來說，冰塊是改變世界的東西。代表了科技
拉丁美洲見到的冰原理其實與我們明清時代的冰箱沒有太大區別，冬天湖上采冰放入冰窖，夏天取出沿街叫賣。有錢人家買回家去放入櫃子，櫃子裡的西瓜，冷飲就會變得冰冰涼。但這裡面的躍進是跨域整個美洲大陸把冰冷的美國東北部馬薩諸塞州的冰運到炎熱而不認識冰的拉丁美洲。這徹底的改變了拉丁美洲人的認識。為了開辟這條商路兩個波士頓的小伙子差點破產。冰是壹個科技的指代。我們這個時代的‘冰“是什麼呢？什麼科技在拾年間徹底改變了我們的生活方式？
紅線是冰跨越大半個北半球運送到熱帶的商路想象圖
面對這樣的處事態度，我們還如何忍心再說什麼呢？壹個好的科幻片，人文部分做好了，科幻部分做認真了，人們會更容忍其中些許的不合常理。星球大戰，星際穿越，在科技工作者眼裡都有很多經不住推敲的地方。
但既然是科普欄目，還是要假裝嚴肅的討論壹下冰盾在太空電梯下降裡的作用。首先，流浪地球2考慮的大氣摩擦生熱的問題確實是存在的。我們迎風奔跑，會感到風不但壓在我們臉上，還把壹切沒系牢的東西吹得劇烈抖動。我們這時候體感是涼的，因為這個速度下風帶走我們體表散發的水汽使我們體溫下降。但如果這個速度提高拾倍幾拾倍，比如跟聲音壹樣快（速度達到壹馬赫），風在我們體表產生的劇烈抖動變得微觀並且劇烈，這種微觀和劇烈的抖動就是熱的本質。我們會被空氣“摩擦“生熱熱。
如果這個速度達到贰拾倍聲速（贰拾馬赫），也就是我們電視上看到的神舟飛船返回地球時的那個速度，摩擦生熱的溫度可以達到上千度，鋼鐵都會被燒紅。所以神舟飛船需要防熱大底保護。我們的東風洲際導彈的彈頭之所以設計成鈍型的，實際上也是考慮洲際導彈速度超過拾倍聲速（拾馬赫）時的散熱問題，免得裡面的核武器還沒抵達目的地就燒壞了。
那麼流浪地球2中使用冰盾是不是壹個好的技術考慮，取決於電影設定中太空電器的上下速度。太空電梯連接的太空站距地面近肆萬公裡（不可能更近，可以參看我前篇科普，天地間最高的建築 太空電梯），差不多與地球周長相當，乘坐亞音速的飛機要差不多兩天的時間。太空電梯下降速度要是和飛機差不多，那不需要冰盾。但如果天地往返時間縮短，電梯速度達到兩倍音速，叁倍音速，肆倍因素。那散熱就需要考慮，但問題又不如導彈那麼難處理。用冰/水的話，無論是比熱容，還是熔解熱，汽化熱，都是傳統物質中很高的。通俗的說，用冰/水體系吸熱非常高效。所以科幻電影用冰盾，無可厚非。
郭帆導演對“科學沒否定科幻“大舒了壹口氣。在整個訪談過程中郭帆導演壹直在給科學工作者讓座，讓我們坐C位。這種始終謙遜的態度讓人感到郭帆的成功不是僥幸得來，他的尊重壹定獲得了很多人的尊重和支持。流浪地球系列電影的改編成功，幾千人的大團隊的團結奮斗絕不是大風刮來的。
文章最後再安利壹個知識點。地球表面附近海拔每上升壹千米溫度大約下降六度。我們並不需要達到太空站的真空就能使水結冰。實際上平時看到的雲雨大都在拾公裡以下的空間。最高空是冰晶，中間是水滴，下面是蒸汽。流浪地球2提到的高空結冰低空融化的過程每天都在發生，高空的冰受重力影響下降，遇到溫暖的空氣融化，繼續下降蒸發掉變成蒸汽，重新上升，周而復始。這種穩定的循環如果被打破，就會降雨降雪，不幸的時候大塊的冰掉下來，就是冰雹。你看，《流浪地球2》的太空站不都掉下來了。。。
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