报复行动,怎么把月亮射下来?

文章作者:Lily | 2016-06-23
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对月亮这颗围绕地球运动的天体, 地球人的感情是复杂的。想当年嫦娥奔月,活脱脱将射日的后羿变成单身狗。以至于每当读到李白的“欲斫月中桂,持为寒者薪”时,总觉得这一举动格外意味深长。脑海中不由得浮现出这样一个场面:大诗人白衣飘飘砍着桂树,口中大喊“还我地球漂亮妹子!还我地球漂亮妹子!”

科学发展至今,人类所能做的似乎已经超越了浪漫派大诗人的狂想。对月亮新的一轮“报复行动”正在展开。

刘洋,物理学博士、科幻作家。2012年开始写作科幻小说,至今已在各类杂志和网络平台发表小说三十余万字。代表作有《单孔衍射》《勾股2.013》等,已出版短篇科幻小说集《完美末日》。

尧时十日并出,草木焦枯,尧命羿射十日,中其九日,日中九乌皆死,堕其羽翼,故留其一日也。

这是记载于《楚辞章句·天问》中的文字,说的是大家耳熟能详的后羿射日之事。今天我们知道,太阳本来就只有一个,它是我们这个星系唯一的恒星。具有多个恒星的星系当然是有的,比如双星系统(或者“三体星系”)。但是,一个星系有十个恒星则是不可想象的,即便有,这样的星系里也很难形成让行星稳定运行的轨道。至于射日,就更不可能了——太阳是一个气态星球,就算你射中它,又能怎样?所以,这个神话传说肯定是来自上古人类的虚构,从科学的角度来看,完全不具有存在的可能。

但是,如果我们把射日换成射月,那又如何呢?虽然听上去仍然有如天方夜谭,但至少比射日靠谱多了——首先,月亮是一个固态星球;其次,它环绕地球运动。从理论上来看,假如我们向月球射出一支动能足够大的箭,降低它的环绕速度,是可以把月球射下来的。

好了,下面我们来仔细研究一下射月的具体步骤。

假如在月球环绕方向的正前方,迎面射它一箭,根据动量守恒定律,月亮的速度肯定会降低。当月亮的速度显著下降时,它围绕地球的轨道就会发生变化,从一个近似圆形的轨道,逐渐变成一个椭圆轨道。速度降低得越多,这个椭圆轨道的偏心率就越大,月亮在近地点距离地球的距离就越小。一种极端的情况是,如果月亮的环绕速度被箭射中后降为零,那月亮就会在万有引力的作用下径直朝着地球落下来。当然,我们不需要月亮的速度减小到零,我们只需要它变轨之后,离地球的最近距离小于一万公里即可——这是地月之间的洛希极限①。只要月球与地球的距离小于这个值,月球就会在地球的引力潮汐下解体,这就算完成我们射月的任务了吧!整个过程如下图所示:

月球绕地的速度约为1千米/秒,如果要造成刚才所说的情况,月球速度需要减小到226米/秒(计算过程从略,有兴趣的读者可以自行验算一下)。月球的质量约为7350亿亿吨,要让如此的一个庞然大物减速近四分之三,我们需要的“箭”必然也是巨大的。大致来说,这个箭的质量至少要达到和月球相当的程度。需要注意的是,箭一旦射出,就只能在地球和月球的万有引力作用下运动,没有主动变轨的能力。在这种情况下,想要这个箭与月球正面碰撞,其发射方案只有一个,如下图所示:

这种方案需要的发射速度为11020米/秒,略小于地球的第二宇宙速度。它与月球相撞的瞬间,正好位于其椭圆轨道的远地点附近,那个时候它的速度非常小,大概只有170米/秒。所以,为了让月球速度降到需要的程度,这支箭本身的质量需要达到月球的两倍之多(约14365亿亿吨)!

下面,我们来说一说“弓”的问题。我们准备采用高弹性聚乙烯纤维作为弓的材料,这种材料比重小、刚性好、强度高,是一种先进的航空航天材料。为了把14365亿亿吨重的箭加速到11020米/秒,我们需要巨大的弓。先做一个估算:假设弓的直径为10公里,长度为1000公里,或者说,弦的一侧固定在北京,另一侧固定在南京。射箭的时候,弦的中部拉开的距离为300公里(注意:我们姑且不考虑如何制作的问题)。在这种情况下,弓箭中蓄积的弹性势能大约为1022焦耳,能把约1650亿吨的物体加速到11020米/秒。可是这与我们需要的性能仍然相差甚远。

最终的方案是这样的:把弓加长到3000公里,也就是说一端在北京,另一端在海口,同时把弓的直径增加到100公里,拉弦距离为1000公里。现在,这把弓的性能虽然大幅提升,可仍是不敷使用。我们接下来将采取串联的方法,最终把箭射出去。我们制作出1000000柄这样的弓,沿途整齐排放,然后将箭搭在所有弓的弦上,同时拉开所有的弓弦,然后再同时放手。我们的箭需要设计得相当长,而且上面带有1000000个倒钩,以便和每一支弦相搭扣。这样,如果一切顺利的话,所有弓中蓄积的能量,便都可以转化为箭的动能了。

想想吧,这是一幅多么壮观的场面:在绵延5000公里的地面上,每隔5米便放置着一把巨大的弓。这些弓表面光滑,乌黑透亮,像一堵堵耸入云天的高墙,巍峨地站立在大地上。与密集排放的庞大弓柄相比,它们之间狭小的空隙则显得微不足道。无数忙碌的工作人员和工程机械便在这些狭小的间隙中往来穿梭。如果在飞机上向下望去,你将看到一片无边无际的黑色平原。这个平原的两侧微微翘起,这是为了抵消地球表面的弧度,让所有的弓都放置于同一平面。在黑色的平原正中,是一支泛着金属光泽的巨箭。箭长100000公里,半径1000公里,重约15000亿亿吨。这箭是如此之长,除了中间部分位于地面,其两端已经完全冲出了大气层,进入了近地宇宙空间之中。在巨箭的阴影下,大片的土地常年不见天日——这还不算什么,更严重的是连重力也被改变了。在箭体与地球的狭小夹角中,我们一路向着深处进发,头顶的箭身离我们越来越近,而我们所受到的重力也越来越小。在一个临界点上,地球对我们的引力与巨箭的引力相等,我们只能飘荡在空中,像宇航员一样经过这个区域。之后,重力反向,我们开始能够站立在巨箭上前行,而头顶上的天空则变成了地球的庞大投影。原文地址:http://www.ufo-1.cn/article/201606/1162.html

为了利用地球的自转速度,这支箭将沿着地球自转方向射出,就像凡尔纳的小说《从地球到月球》中的炮弹那样。这样做带来的后果是,箭一旦射出,地球的自转将受到严重影响。大致估计一下你就会发现,箭射出后,地球因为受其反作用力影响,自转方向将会反向!也就是说,太阳真的开始从西边升起了。同时,自转速度变为现在的9/16,换句话说,一天大概变成了43个小时。

多么可怕的景象!你说,到时候我们可怎么倒时差?放心,这种担忧是完全不必要的。因为在箭射出的一刹那,巨大的反向加速度会将地球那一层薄薄的地壳完全摧毁,所有的城市和人类文明的痕迹都将瞬间化为云烟——所以,倒也没什么可担心的。

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① 当天体与其环绕天体的距离接近到某个程度时,天体对其环绕天体的潮汐引力会使其碎裂分散。这个使卫星解体的极限距离值是由法国天文学家洛希首先求得,因此称为“洛希极限”。

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