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太阳的后裔刘慈欣
不出意外，电影《流浪地球》火了。这对于国内的科幻电影发展是很大的激励。
说《流浪地球》的大火不出意外，很大程度上是因为《流浪地球》的原作者刘慈欣。他最著名的作品《三体》获得过雨果奖最佳长篇故事奖，因而赢得了远超出科幻迷圈子的名气。
但是很多并非科幻迷的人只听说过他的《三体》，不知道他很多其他作品也非常精彩，这次《流浪地球》被拍成电影并大获成功，真是令人欣慰——刘慈欣其他好作品可以借此契机得到大众更为广泛的了解。
他的不少作品完全可以像《流浪地球》这样被改编成电影，并具有票房大火的潜力。
在《流浪地球》里，太阳被发现会发生灾变，让太阳系不再适合人类居住，人类展开了带着地球逃出太阳系的计划，太阳的变化成为情节的第一推动力。看过原著小说或电影的人，想必也都知道这一点了。
而在很多刘慈欣其他科幻作品里，太阳也扮演着重要角色，只不过这些也很精彩的小说并不为众人所知。比如他在《微纪元》的后记里提到过，“《微纪元》属于我的‘太阳’系列创作计划，开始是计划以太阳灾变为题材，描写人类用各种方式逃生的过程，以其逃生成功的程度排列，后来发展到描写所有关于太阳的故事，已发表的有：《流浪地球》、《全频带阻塞干扰》、《微纪元》”。
可惜很多故事并不知名，只好在此提醒，以下行文存在不少剧透，请各位读者谨慎阅读。
刘慈欣的不少小说都是沿着“出现危机-解决危机”的线索推进的，总要面临这个问题：危机来临时，人类（或某个时空范围内的人）该怎么办。
在《流浪地球》这类太阳灾变引发危机的小说里，太阳是危机的来源，上述问题可以化为“太阳灾变了，人类（或某个时空范围内的人）该怎么办”；而在另一些太阳有着特殊作用的小说里，“危机来临时，人类（或某个时空范围内的人）该怎么办”依旧成立，太阳则产生了子分支“唉呀妈呀太阳可好咧，可让外星人惦记上了”和“太阳也能用来解决危机”。
刘慈欣小说里的太阳，有着多种意象，也就有了很多隐喻以及留给我们（过度）解读的空间。至于电影 ，稍微剧透一下，电影《流浪地球》和原著小说除了世界观外几乎毫无相同之处，以至于看到最后的我一脸懵逼，说好来看《流浪地球》，你给我看《全频道阻塞干扰》？所以下面行文主要讨论的是刘慈欣多部关于太阳的原著小说。
前途未卜的改革
在《流浪地球》中，人类发现太阳会在三百年后灾变，到时候太阳的灾变就会毁灭地球。人类为了延续，想办法在这三百年内逃亡。危机来临了，原来的道路已经被看作是死路，人类要做的是走出一条新路。
可是改变又怎么会容易呢？
一方面，很多人迷恋旧日生活，认为一直走下去，危机也不会发生，他们厌恶改变，诅咒改变，当改变一时没有达到预期效果的时候，又会回忆起改变中的阵痛，因此在煽动下站起来抵制改变；另一方面，就连改革的方向也有分歧，除了主流的带着地球飞出太阳系的方案之外，还有抛弃地球驾驶飞船逃走的方案。
既有老路，也有新路，更有邪路。
在《流浪地球》原著小说里，刘慈欣把新路和老路的对抗作为主要矛盾放在最后，造成了故事的高潮。这在情节发展上有一定合理性，因为地球飞离太阳系的原因就是太阳即将灾变，当灾变没有在预言的时间点发生的时候，守旧派就会起来推翻改革派。
《流浪地球》中的改革派命运是悲惨的，他们没有等到太阳灾变那一刻，就被叛乱推翻处死。在他们死后不久，太阳发生了灾变，即使是最死硬的守旧派也不得不承认，眼前这颗变成红巨星的太阳已经不可能再让人类继续生存在它身旁了，这才万众一心飞向两千多年后才会到达的目的地。
这个故事里，推动地球飞出太阳系的改革派是不幸的，他们最终没能抵挡住保守派的反扑，在众人唾骂中悲惨地死去；他们又是幸运的，在他们死后，太阳发生了灾变，证明了他们是对的，他们的理想还是得到了贯彻；然而他们又不能完全盖棺定论，因为地球离飞抵最终目的地还有两千多年的旅途，稍一不慎人类就可能在路上灭绝。
《流浪地球》的结尾也没有告诉我们，人类最终有没有成功到达目的地。
即便到达了目的地，人类也凶多吉少，因为目的地是半人马座的那三颗恒星——熟悉刘慈欣作品的人大概猜到了，那就是《三体》里三体人所在的星系……
当然，在《流浪地球》的世界观设定里，半人马座那三颗恒星并没有行星存在。这意味着人类必须带着地球飞过去，不然那里连个立足之地都没有。这也意味着人类是碰不上三体人了，但地球飞到那里，则会重复三体人的命运——这颗唯一的行星要在运动的三颗恒星之间被撕裂，被损毁，又出生，又落难，生生世世又起飞，又坠落。
如果把电影《流浪地球》中的情节嵌入小说里面，就更令人难过了——牺牲了地球上那么多人，地球才堪堪脱离木星引力，多年后还有人怀疑太阳是否真正会灾变，以至于要把地球拉回老路上。电影的最后，守旧派的游行者一闪而过，让人不由得猜想，会不会还有下一部？下一部就可能按照原著情节拍了？
命运多舛的改革者
理论上，太阳的寿命还有50亿年，人类应该还不用担心太阳的灾变。但在《流浪地球》里，刘慈欣设置的挑战就是，离开太阳的时代，人类会怎么做。
人类早已习惯旧的那一套，仿佛世界是恒常不变的。很多人怀念旧时光，以为过去就没有现在他们看不惯的种种现象。
像太阳灾变这种现象还好验证，在变成红巨星的太阳面前，最固执的守旧派也会认同要飞出太阳系的改变。但在人类社会的改革事业中，回到过去行不通这一事实却经常难以用简洁清晰的形式表现出来，这就让很多守旧派不能醒悟。历史上的改革派，也大多像《流浪地球》里领导人类废除太阳系的人那样，被守旧狂潮害死。
他们真的很幸运了，毕竟尽管他们死了，地球还是得继续飞出去，大好局面不至于被破坏。
改革开放之后，很多过去的限制逐步放开，在科幻小说领域也迎来了一次高潮。但是好景不长，八十年代曾经爆发过一场“清除精神污染”运动，文艺界乃至人们生活中的时尚都受到了打击，没成想“科幻文学”领域遭到了重点关照。改革开放以来科幻小说的第一个高潮时期就这样结束了。
毕竟任何改革都不是简单而一帆风顺的，都会经历回潮。
刘慈欣是在八十年代末开始创作科幻小说的，最初还写过儿童向作品（他的儿童向作品很精彩，而且儿童文学也是很棒的一个文学分类呢），笔耕将近二十年才凭借《三体》名声大噪，与众多最近十多年崛起的科幻作家一道，把中国科幻文学推向了第二个高潮。
改革仍然在路上，悲壮的尝试还远没到终点，开倒车的事情也有可能发生，“既不走封闭僵化的老路、也不走改旗易帜的邪路”可不是一句空话，而是战战兢兢的现实。
离开太阳的日子
如果在刘慈欣的作品中选择一篇带有强烈现实背景的作品，作为《流浪地球》在现实中的映射的话，最好的对应作品是《地火》。
乍一看，《地火》和太阳没有关系，讲的是煤炭国企逐渐衰落的时代，一位煤炭工人子弟试图通过技术手段改变煤炭国企衰落的命运，却不幸失败，彻底点燃了地下煤层，毁掉了煤矿和依赖它的城市的故事。
但在《地火》里，虽然“画框和画面都显示出了岁月的沧桑”，但在太阳的照耀下，“我们的父辈是多么骄傲的一群，伟大的煤矿工人是多么骄傲的一群！就说我父亲吧，他是八级工，一个月能挣一百二十元”。
可那个时代和红太阳一起远去了，“矿上有半年发不出工资”，在效益不好的时候采煤工作危险、辛苦、脏的一面也就显露出来了，矿上高级工程师的妻子抛弃了丈夫和女儿，跑去加拿大，来信说“再也不愿和一个煤黑子一起葬送人生了”。
在离开太阳的日子里，有责任心的局长也没有办法对抗大趋势，只能苦苦维持煤矿运转，让它衰落得慢些。而激进的主人公作为一个没下过矿井的煤矿子弟，知道这样只会让煤矿慢性死亡，也不利于煤矿工人工作环境和经济状况的改善，在这个故事里做了改革派，想要点燃地下煤层，让可控的大火把煤转化成煤气直接抽上来，方便又经济。
他点燃的地底大火最终因意外而失控，烤糊了整座城市。某种程度上，这位主人公和《流浪地球》上带领地球飞出太阳系的人一样，知道老路走不通，开创了新路。如果《流浪地球》的结局是太阳变成了红巨星，地球却仍然在流浪的路上因为意外葬送了人类，那么《流浪地球》就是《地火》在宇宙中的对应故事了。
《地火》很可能倾注了刘慈欣不少感情。刘慈欣透露过，他的父亲就是煤矿工人，他深知煤矿工人的苦难。《地火》的主人公名字就叫“刘欣”，未尝不是刘慈欣的化身在小说里为他的煤矿同袍们寻找出路，并甘愿做改革失败的殉道者。
新旧权力交接
而在《超新星纪元》和《微纪元》里，环境的灾变造成了旧时代人离开历史舞台，新时代人肩负起了重担。
《超新星纪元》里，一颗远离地球的恒星发生了“氦闪”，导致世界上十三岁以上的人将很快就全部死去，每个国家的领导人都不得不准备起来，将国家交到孩子手中。
其中有一个场景，是国家领导人带着孩子们参观了一列车的味精、十列车的盐、一个大池塘的油、几座小山的米面，并告诉他们这只是全国人民一天消耗的量。领导人在教育孩子们的时候言辞之恳切，让人想起那句“你们还年轻……我们已经老了，无所谓了”。这句话在场的另一位，则在很多年后，也像《超新星纪元》里面这个情节一样，用形象化的语言说出了国家的大和管理国家的难处：
“一个很小的问题，乘以13亿都会变成一个大问题；一个很大的总量，除以13亿，都会变成一个小数目。”
因为《超新星纪元》里的成年人注定会死去，也就没有机会再次掌权，他们除了将权力交给孩子们之外别无选择，所以成年人对将国家交给孩子们毫无怨言，并全力以赴保证完成交接。较其他的成年人面对未来要掌权的孩子们，是带有一种“人之将死，其言也善”的温情的。
但在《微纪元》里，旧人类和新人类之间则没有这么和谐。
《微纪元》里，太阳会在一万八千年后发生一次短暂的能量闪烁，导致地球表面温度升高至4000度并持续100小时，随后地球再次气温下降到-110℃左右。
人类行得通的自救之路是，把自己缩小成细菌大小的“微人”，以便在灾害后资源贫瘠的地球上生存下去。
可是等到微人社会完善并提出接管世界政权时，被称为“宏人”的正常大小人类里还存在顽固派，他们不愿意主动交出权力。于是新兴的“微人”与原有的“宏人”爆发了世界大战，幸运的是，更适应未来恶劣环境的“微人”大获全胜，最终“微人”度过了太阳灾害造成的危机，在资源贫瘠的地球上建立起了新的人类文明。
《超新星纪元》和《微纪元》都像是儿童向作品，在这些作品里，刘慈欣毫无保留地赞美了儿童和新人类身上的希望。而这两部作品也用童话一般的语言讲了这样的道理——如果旧人物们在危机到来之时，意识到自己必然将远离历史舞台，果断交接权力，扶上马送一程，改革才可能一帆风顺。这样的旧人物与其说是改革的阻碍，不如说是新人的导师；而如果他们因为种种原因贪恋权力，新人则必然要起来推翻他们，这才是新生力量的成人礼。
新的一年也要加油鸭
刘慈欣的“太阳”系列创作计划里的《全频带阻塞干扰》，则与《流浪地球》和《微纪元》不同，因为在《全频带阻塞干扰》里，太阳并没有灾变，故事的主题则是刘慈欣另一个创作母题——弱国在强国侵略时，在微茫的希望中，用非常规手段取得胜利。
这一母题也贯穿在刘慈欣创作的一些其他故事里，比如《魔鬼积木》、《混沌蝴蝶》和《球状闪电》。
在这一母题里，太阳不再是灾变从而推动故事发展的动力，反倒成了弱国反败为胜的工具。《全频带阻塞干扰》的主人公，为了给祖国争取电磁干扰的时间，毅然驾驶太空组合体撞向太阳，弱势一方最终反败为胜。
这个情节是不是有点眼熟？
就在刘慈欣最著名的作品《三体2》中，主人公罗辑就是通过太阳在可见光和其他高频渡段发生闪烁来暴露出三体世界的坐标，以达成威慑的。在这里，太阳又一次成为弱势方战胜强势方的工具。
正是刘慈欣十多年笔耕不辍，才有了《三体》三部曲这样的巅峰之作，在《三体》中你能看到很多他过往作品的影子。
比如三体人想尽办法要移民地球的历程，在地球人眼中固然是可怕的侵略，但站在三体人的角度，就是可以媲美“流浪地球”的可歌可泣的星际移民。三体人的危机则是他们的“太阳”带来的——他们的太阳有三个，运动很不稳定，将他们生存的行星抛掷来去，撕裂重生。
而《三体》三部曲最后弄得太阳，也是整部故事的大背景之一——正是稳定而温暖的太阳，引来了三体人的觊觎，也给了人类希望。正如《三体2》结尾三体人问“太阳快落下去了，你们的孩子居然不害怕”的时候，罗辑的回答是：“当然不害怕，她知道明天太阳还会升起来的。”
这让我我想起史铁生在《我与地坛》里写的那段话：“但是太阳，他每时每刻都是夕阳也都是旭日。当他熄灭着走下山去收尽苍凉残照之际，正是他在另一面燃烧着爬上山巅布散烈烈朝辉之时。”
朋友们，新的一年我们不会面临流浪地球那样的灾变，但我们总会在地球上流浪。请你记住，太阳每时每刻都是夕阳也都是旭日，它会在明天准时升起。太阳还稳定的时候，我们都还有希望。新的一年，就请怀着这样的希望，面对危机的时候，带着流浪地球上的人们的果断与坚决，毅然决然地在正确的道路上走下去。
本回完
在小说《流浪地球》中，当人类面临提前衰老的太阳吞没地球的威胁时，“地球派”在全世界建起了诸多地球发动机，这些发动机形成了诸多直插天际的等离子体巨柱，发出如日光灯管一样的蓝白色的颜色。这些发动机的工作使地球停止转动并离开之前的公转轨道，踏上流浪之路。
在真实的航天活动中，火箭起飞时从尾部喷出的火焰，也是由火箭的发动机产生的。从表面上看，这些熊熊燃烧的烈焰似乎比那些笔直的光柱更具气势。然而，大刘（《流浪地球》作者刘慈欣）为地球设计的这种发动机方案不但更具备玄幻的科技感，产生的推进效果也要比喷火的化学能发动机要高。虽然人们目前还不具备制造出足以停止地球转动的这类发动机的本领，但基于同样原理的发动机，早已经在各类卫星上得到了广泛应用，还被认为是未来最有希望担起人类迈向深空重任的发动机。
这种发动机就是本文要介绍的主角——离子电推发动机
（《流浪地球》电影海报，图中的光柱即为地球等离子体发动机发射的。图片来源 @电影流浪地球 微博）
化学能发动机有局限
一枚体态巍峨的火箭腾空而起后，最终却只能将重量相对于火箭小很多的航天器送入轨道，如果目的地设定于火星乃至更远，能够运载的航天器质量则更低。
例如，去年成功首飞的猎鹰重型火箭的起飞时的整体重量达1420吨。按照SpaceX公布的数据，即便放弃科技感极强的助推器、芯一级回收功能来换取更高运载能力，这种火箭也最多也只能将63.8吨的载荷送到距离地面很近的轨道上。如果将目标瞄准火星或冥王星，其运载能力将降低为16.8吨和3.5吨，仅相当于起飞重量的1.2%和0.2%。
（猎鹰重型火箭发射。图片来源:wikipedia）
这样一种尴尬局面的出现并非马斯克和他领导的SpaceX技术不精。事实上，目前任何一种已经服役的火箭均存在着运载有效载荷的重量远小于火箭起飞重量的问题，大部分起飞质量都消耗在了携带的推进剂上。同时，在轨工作的卫星、探测器也要讲一大部分重量分配给携带的推进剂，而不得不减少真正能够执行任务的有效载荷的质量。在地球附近工作的通信卫星，携带的燃料要占到其发射重量的60%左右。
而造成这个问题的原因，则要从火箭获得动力的原理说起。
设想，一台小车上装载了一门大炮。根据牛顿第三定律和动量守恒定律，当大炮开炮时，小车会向大炮炮弹发射方向的反方向加速。对于同样的炮弹，如果从炮口射出的速度增加，则将小车加速到同样速度消耗的炮弹则会减少。
(如果增加发射药的用量，使得弹丸的出膛速度增加，炮身所在的小车将会向后倒退的更快。图片来源：GIPHY)
在宇宙航行中，发动机喷出的推进剂就好比上面故事中的炮弹，而火箭、卫星等飞行器则好比上面故事中的小车，推进剂喷出时所产生的反作用力使飞行器加速或减速。要进入特定的轨道，就必须实现特定的速度增量或减量。例如，从地面起飞进入环绕地球的轨道，速度增量一般要达到8公里/秒。而要从这个轨道再进入奔向火星的轨道，则知道要再得到4.5公里/秒的速度增量。在执行同样的任务时，如果要减少使用的推进剂的质量，就必须增大推进剂从喷口中喷出时的速度。目前广泛使用的化学能发动机，都是通过将推进剂中的燃料和氧化剂混合燃烧后再向外喷出的方式，将燃料的化学能转化为动能。在这种原理下，推进剂的喷出速度到达3.5公里/秒后就很难再提高了。这就是使用这类发动机的火箭和飞行器携带燃料的量难以降低的原因。
(使用化学能发动机的卡西尼-惠更斯号探测器的发动机正在工作，喷出火焰。图片来源ESA)
离子电推发动机效率高
NASA所属的戈达德航天中心以世界航天理论的先驱者、纽约大学教授罗伯特·戈达德的名字命名。在戈达德有生之年，纽约时报曾经嘲笑这位想用火箭飞向月球的教授“缺乏物理学常识”，而在阿波罗11号登月成功后，纽约时报又不得不发表了一则更正，承认事实已经证明他们对戈达德的批评是错误的。罗伯特·戈达德加收无愧航天先驱的称号，因为他除了进行了人类史上第一次液体火箭飞行试验外（虽然只飞了56米），还在20世纪初就前瞻性的首次提出了利用电磁场加速离子来推进飞行器的设想。
（离子电推发动机原理示意图，图中两块绿色的板即为加速用的栅格板。图片来源Wikipedia）
在历经一个世纪的时光之后，1998年发射升空的美国“深空一号”（Deep Space-1）试验性探测器使用了基于静电力的离子电推发动机，将戈达德教授的设想变成了现实。这种发动机使用氙作为推进剂。当氙进入发动机室后，其中的氙原子核和电子首先在电场的作用下分离，使氙原子核变成游离的氙离子。之后，氙离子进入了发动机中的两片栅格网之间，由其间的静电场加速到较高的速度后喷出。如果只喷出带正电荷的氙离子，而将带负电荷的电子留在发动机中，那么这些电子所带的负电荷就会将喷出的氙离子吸引回来，无法使工作过程持续。
为此，工程师们在喷口附近还设计了一条能够喷出电子的管道，使离开发动机的气体保持电中性，避免这个问题的发生。这种发动机的推进剂喷出速度可以达到20-50公里/秒，相比使用化学能的发动机已经有了质的提高。
(深空一号所使用的离子电推发动机试车，发动机喷出了呈现淡蓝色的离子束。图片来源 wikipedia)
离子电推发动机的技术局限
你可能会感到困惑，既然在20世纪末人类已经设计出了实用的离子电推发动机，为什么每次航天发射过程中出现在我们眼前的都是哪些喷火的发动机呢？虽然使用离子发动机后，推进的出流速度得到了提升，但受制于目前的技术水平，在单位时间内喷出的推进剂的量还很少，使得离子发动机的瞬时推力还不理想。虽然深空一号仅花费了74公斤推进剂，就实现了人类飞行器史上不依靠借力飞行等其他手段而实现的最高速度增量，成功到达了布莱页小行星和宝瑞利彗星，但其瞬间输出的推力很小，仅仅相当于一页纸的重量。如此微小的推力还不足以胜任在地面上克服地心引力和空气阻力的重任，因此需要从地面起飞的火箭目前还不能使用电推发动机。
（深空一号探测器正在工作，从尾部射出的就是离子发动机产生的氙离子流。图片来源 Wikipedia）
但一旦进入太空这种近似真空的环境中，离子发动机就可以利用持续工作的累积效应来完成变轨等任务。放到船和大炮的图景中，在无法一次发射质量比较大的炮弹的情况下，大炮接连不停的向外发射与大炮弹速度相同但质量相对较小的炮弹。目前，静电离子发动机是技术最成熟的离子电推发动机。
在深空1号之后，黎明号、隼鸟号等探测彗星与小行星的探测器也采用了实用了类似的离子发动机。不少在地球附近工作的卫星也使用它来进行轨道维持等工作，极大的节省了燃料。我国的实践十三号卫星采用我国自主研制的LISP-200离子电推发动机，使卫星减少携带燃料达2.5吨。
发挥优势，相互配合
为了提高离子电推发动机的性能，航天工程师们又提出了霍尔效应发动机和磁等离子体力学发动机的设计。这两种发动机的共同特点是，不再像静电离子发动机那样使用有形的栅格网来加速离子，而是在发动机中构造无形的交错电磁场，利用电磁力加速粒子，从而能在一定程度上提高发动机在单位时间内能够喷出的推进剂总量，使电推发动机获更高的瞬时推力。例如，霍尔效应发动机的阴极在发动机喷口处射出电子，这些电子与发动机内部的阳极共同产生了指向发动机喷口的电场。当推进剂进入发动机室后，首先被电离成等离子体态，即电子与离子相互分离，电子和离子都可以自由运动，但整团气体整体上仍然呈现电中性的气体态。之后，质量较大的离子在指向喷口的电场作用下向外加速，与喷口处的电子会合后形成中性气体被喷出。而电子则在电场及与其垂直的磁场的作用下绕着发动机中心旋转，形成霍尔电流。这些电子旋转的同时还会向阳极漂移，闭合整个发动机的电流回路。同时，电磁场造成的霍尔效应迟滞了电子的漂移速度，避免了发动机电路短路。而磁等离子体力学发动机则把阴极移动到了发动机的中心，阳极则是发动机四周的圆柱金属壁。阴极和阳极间形成的电流感应出了磁场，同时还和电流一起对等离子体施加往向外加速的洛伦兹力。在这两种发动机中，推进剂以整体上呈现电中性的等离子体态存在，而发动机中电磁场与洛伦兹力的产生利用了等离子体的物理性质，因此这两种发动机也被统称为等离子体发动机。霍尔效应发动机的研发最早起源于苏联。上世纪七十年代，苏联的流星1-10、流星1-18等卫星就已经开始应用霍尔效应发动机进行辅助轨道位置。而美国、欧洲等西方国家对霍尔发动机的设计制造则是进入21世纪之后的事。2016年11月3日，长征5号首飞成功，将实践17号卫星送入预定轨道。而这颗卫星的成功在轨验证了我国自主研制的世界首套磁聚焦霍尔电推进系统，标志着我国在等离子体发动机的研发上走到了世界前列。磁等离子体力学发动机则仍处于实验室研究阶段，试验表明它的推进效能可达霍尔效应发动机的10倍。未来，功率达到100KW以上的磁等离子体力学发动机有希望通过太空核裂变产生的电能，实现更强劲的太空推进。
（实践17号卫星所使用的磁聚焦霍尔推力器。图片来源http://www.chinabeidou.gov.cn/xinwen/865.html）
两种发动机的搭配
基于这些设计的等离子体发动机，瞬时推力等性能依然无法与化学能发动机相匹敌。在一段时间里，这两种发动机发挥各自特点互相搭档，可能是飞向深空的航天器能够采用的最优方案。在从地面起飞到近地轨道的过程中，使用基于化学能的火箭提供的较大推力离开地面。在从地球附近飞向深空时，则可以利用电推发动机循序渐进、较为高效的推进能力。
这样，虽然火箭的起飞重量仍然很高，但能够向火星至冥王星轨道乃至日球层以外的深空发射的有效载荷的重量就能获得提升。同时，离子电推技术带来的推进效率提升，还有望使深空探测不再依赖于大行星引力的“助攻”（即“借力飞行”），使发射窗口和探测方案的设置更加灵活，有更多的航天器能有机会探索远离地球的深邃太空的奥秘。
至于地球的流浪，目的地已经设置到了其他恒星，是深的不能再深的深空飞行，等离子体发动机当然是更高效的选择了。
参考内容：
[1] E. Y. Choueiri, New Dawn for Electric rocket, Scientific American, 2009
[2] E. J. Lerner, Plasma Propulsion in Space, The Industrial Physicist, 2000
[3] F. C. Diaz, Plasma Propulsion for Space Flight, Coalition for Plasma Science, 2007.
出品：科普中国
制作：哈尔滨工业大学（深圳） 李会超
监制：中国科学院计算机网络信息中心
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(⊙_⊙)
每天一篇全球人文与地理
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NO.888-海水上涨三百米
作者：猫斯图
制图：孙绿 / 编辑：酸奶泡
《流浪地球》算是彻底引爆了中国电影贺岁档，很多一开始不看好这部电影的观众在观影之后也不得不给予其高评价。而对于大多数抱着看热闹心态去观影的观众来说，在电影里寻觅自己的家乡则成为了一件乐事。
来一串？
北京、上海、杭州的观众自不必说，山东济宁和济南都露了一把脸，新疆喀什也闪现了。但这都是电影渐入高潮之后出现的城市，还有两座城市则是在一开场就出现了。只是让当地观众哀叹的是，自己的家乡一出场就去世——湛江和海口在片头新闻里就被海啸淹没了。
直接牺牲
其实这两地的观众完全不用独自忧伤，地球要是真想流浪，陪着你们倒霉的地方可多了去了。
大洪水 大输家
在片中新闻讲到湛江和海口的灾难之前，其实还有这样一个镜头：全世界海平面在10年内上升300米，吞没了大量沿海地区，湛江和海口只是比较早受灾的城市。
海水会如此上升，倒不是因为太阳的热量增高，而是因为人类建造的这一万多座行星发动机。根据刘慈欣小说原著的描写，行星发动机喷射的等离子体不仅能推动地球，更加热了全球的大气，使全球温度上升到了70~80℃，人类不穿冷却服是没办法出门的。
世界级风口
在地球离开太阳的热辐射带之前，这样的温度保持了多年，完全融化了格陵兰和南极的冰盖，驱使海平面巨量上升。更糟糕的是，由于全球气温急剧上升，世界各地水体的蒸发量也快速上升，水汽平衡被彻底打破。降水自然也变得多了起来——当然这些雨水也是好几十度的水滴。
出门必备套装（内置冷却设备）
片中出现的爷爷在原著中的死法，是因为皮肤被滚烫的雨水烫伤，最终感染而死。
而行星发动机巨大的推力作用在地面上，也让本就滑动于岩浆之上的地壳板块四处滑动，引发了不确定的地质变化，地震和海啸也随之而来，沿海地区遭殃也是在情理之中。
每天都在上演
受灾的情况能有多严重呢？
这里有一张海平面上升300米以后的模拟图。
似乎俄罗斯西部全部消失，只剩乌拉尔山了
是不是很可怕？如果全球海平面如电影里的新闻所说上升了300米，那各国不仅沿海冲积平原不保，很多海拔低于300米的腹地也都没有了。
我们来一点一点看这张图。
东南亚的群岛国家大幅缩水、柬埔寨全面失守，越南则失去了河内胡志明双核。东北亚的朝鲜半岛变成了狭长的一长条，中国东北平原自己成了内海，多山地的日本退守高地苟延残喘。
越南成为了一条非常细长的“长山半岛”
南亚和中东方面，印巴之间的印度河、恒河平原也没了，恒河三角洲孟加拉消失，隔海相望的阿拉伯半岛东侧也成功下水，尼罗河三角洲消失，黑海以北的乌克兰消失。中西亚的未来属于高地上的伊朗和土耳其。
中亚国家成最大输家
非洲和大洋洲各地也损失惨重，不过澳大利亚荒芜的内陆变成了巨大的海洋，且主要城市可以在附近区域得以重建，损失相比中国（东部全淹）是要小很多的。
澳洲从此不再是大陆...
在新大陆上，美国发达的新英格兰、五大湖区、密西西比河流域和佛罗里达全部阵亡，佛州对面的美国宿敌古巴全国下海。到了南美洲，巴西和阿根廷东部沿海也未能幸免，剩余民众只能到高原上避难，而智利显然会成为南美的霸主。
南美狭长的“安第斯大陆”形状颇为奇特
海平面上升的最大输家，还要数欧洲。英格兰和低地国家整体沦陷，法国德国北部沿海也受灾，而东欧大平原一直到哈萨克斯坦的草原上也是一片糜烂，莫斯科红场上的红星和洋葱头，也只能在水底继续自己的辉煌。
欧洲从半岛洲变成了群岛洲
然而可惜的是蒙古海军仍然没有找到海。
这海水终究还是过不了大兴安岭
中国的一些变化
今天经济最发达的长三角全面失守，上海、南京、苏州、杭州、宁波全都泡在水里，地下城要做得密不透水才能保障当地民众的生存。片中爷爷回忆从水灾现场捞上来韩朵朵的镜头绝不是危言耸听，上海群众的确需要用无数双手才能把这个婴儿托到橡皮艇上。
江苏人民就不用找例外了（没有例外）
就近避难的话，浙江、安徽、山东
华北地区大部也不能幸免，京津群众也必须赶紧转移，昌平、延庆喜迎一波人口增长高峰，如果实在来不及，跑到西山尖上还有一线生机，届时其地位可能相当于今天的浙江舟山。保定、唐山群众也无处可逃，只能转入石家庄西侧的太行山脉避难，不得不承认其作为省会高瞻远瞩。
河南虽然不是一个沿海省份，但也基本被淹
山东因山东丘陵而成为一个群岛省份
东北的情况也不妙，一直哀叹没有出海口的东北人这次终于迎来了大量的海水，代价则是辽宁-长春-哈尔滨一线的东北精华平原全部入海。铁岭市、吉林市、佳木斯有望竞逐东北第一大港的位置。而东蒙第一大市呼伦贝尔也迎来了自己海洋时代。
至于青岛烟台，必须集体转移到刚刚吞并了莱芜的济南，在泰山上观海，两城之争得以平息。
其实青岛还在
不过还是来济南避难比较好
果然是一座久经考验的省会
这还没完，长江沿线全体失守，从安徽到湖北，从江西到湖南，凡是人口稠密的平原地区都成了水下龙宫。而恩施和湘西两个民族自治州或成最大赢家，作为难得的擎天白玉柱接纳避难而来的中部各地群众。而河南人最好提早去山西陕西两地认个亲戚，以供不时之需。
可以说是非常惨烈了
受影响较小的倒是崇山峻岭间的福建，毕竟福建人是对海最有感觉的，福州看见厦门全体下海是怎样的感受？而对岸的台湾中央山脉也成了避难中心，一道浅浅的海峡变得更深了。
到了岭南，湛江和海口已经只是小意思了，广州、深圳、香港、佛山无一幸免，所以广州往清远方向搞一体化是正确的选择，到时候还能有个容身之所。而广西的中心也会重新回到桂林，不仅因为南宁已经没了，更因为南宁要对接的东南亚各地发达地区也没有了。
形成了新的南方群岛....
看完了这些城市的遭遇的洪水滔天，你可能会有个问题，为什么在行星发动机的高温下，片中的地上世界却是一片冰雪？
这是因为当地球离开太阳一定距离之后，热辐射会急剧下降。
在地球当前的轨道上，地表的平均温度是15℃左右。
我们在宇宙模拟器里把地球往外移动了一个身位，地表平均温度就一下降到了零下52.3℃，而这只是地球流浪的第一步。行星发动机的提供的热量不足以加热全球空气，很快这些海水就会全部冻结。
人类的力量在自然伟力面前实在是不值一提，更让人感叹的是我们这些人类在这个宇宙间的出现又是多么完美的巧合。
而在所有海水都被冰封的情况下，刚才提到的所有被洪水淹没的地区就成了一整块冰面平原，这一地区的交通就变得出奇得方便，任何城市之间都可以走直线。不过这就更解释不了为什么从北京出发救援杭州要经过上海了，可能导演真的是为了表现一下上海被冰封之后的震撼效果吧。
高468米的东方明珠在300米的冰层下的确只能露出一个尖尖，而它在陆家嘴的瓶起子和打蛋器兄弟也只有靠着地壳变化的推力才能从冰面中露出来。在上海观影看到这段的时候，影院里的观众们都被吓得倒吸了一口凉皮。
导演在剧情自洽上确实很用心了。
事实上会怎么样？
但仔细想来，海平面上升300米这个说法还是有点夸张了，只能作为艺术品欣赏，和科学结果差别还是很大的。由于全球气候变暖逐年严重，科学家们其实是预测过冰盖融化对全球海平面的影响的，比片中展示得平稳很多。
具体结果是：格陵兰的冰盖将为海平面贡献6米增量，南极冰盖则为60米，合计66米左右。这下对世界的影响就没有那么大了，海水不至于长驱直入到各国腹地，仅仅是在沿海地区造成一些影响。而在这个格局中，中国很有可能成为最大输家。
66米的话，东亚地区的损失确实是最大的
华北到长三角，以及鄱阳湖、洞庭湖流域全部海侵，珠三角和雷州半岛也全部沦陷，东北失去了沈大两个发动机，出海口转移到铁岭、本溪、鞍山，我国可能是失去精华国土比例最大的大国，和失去了东京大阪的日本差不多。
损失极其惨重
而美国的损失则没有这么明显，东部沿海和密西西比河下游的平原沦丧以后，他们仍然得以保留西海岸的洛杉矶和西雅图两台发动机，尚有一战之力。俄罗斯也只会失去圣彼得堡，莫斯科可以安然无恙，甚至还获得了北方出海口，岂不快哉。
和中国损失的土地比起来
美国的损失算是相当轻微了
最惨的仍然是欧洲。伦敦、巴黎、柏林、汉堡、阿姆斯特丹、哥本哈根、斯德哥尔摩、里斯本、罗马这些大城市海拔都在66米以下，前景黯淡。
西欧的精华部分
波罗的海沿岸、黑海北岸
都是重灾区
这个模拟或许也部分说明了各大国对《京都议定书》态度差别的原因。中国必须联手日本、欧洲积极参与减排，尽量减少海平面上升，保障国土安全。
最后，出于科学客观起见，我们还得说一个好消息：科学家给出的这66米只是一个理论值，实际上未必会达到。
根据板块假说，地壳板块是浮动在岩浆上方的一组岩石板，当南极大陆上的冰盖全部融化以后，南极板块的重量减轻，大陆会浮起来。这在地质上叫做“冰后回弹”。而在南极大陆回弹之后，南极下方的海沟会变深，吸纳一部分海水进来补充，中和掉海水的上升。所以冰盖变成的水对海平面的影响没有理论上那么大。
但即使如此，中国沿海地区仅几米的海拔仍然不能从海水上涌中幸免。所以作为普通民众，我们也应该从身边做起，节电节能，减缓全球变暖的趋势。
保护南北极冰盖，就是保护我们的家园。
END
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zt关于《流浪地球》 ，我尬算了一下，燃烧掉地球所有氧气和木星氢气化学反应释放热量，即使全部转为地球动能，可以让地球加速70微米每秒，等于啥影响也没有
