电影《流浪地球2》片长达到了三个小时,其容量之巨不是白给的,光是第一个用来铺垫气氛的灾难,换做别处怕是就能撑起全篇了。这个打头灾难里,倒霉的是在各种科幻作品里都很容易倒霉的“太空天梯”。
所谓太空天梯,有时也朴实地称为太空电梯,是一种假想的进入太空的方式。普通的楼和梯子抗压强度不够,堆不了几千米高就会塌,无法像童话里的豌豆藤那样直接升上太空。但是,很多材料的抗拉能力远胜过抗压。
假如人类在同步轨道上用非常抗拉的材料修一座梯子,悬垂到地面上,可以让这梯子与地面相对静止,于是就可以沿着这梯子爬上太空。
在《流浪地球2》里,人类在加蓬首都利伯维尔附近修建了一座天梯——这很符合物理规则。利伯维尔几乎在赤道上,而标准天梯需要修在赤道上。
这是因为空间站处于赤道上方,在赤道上建造天梯,可以保证上下位置同步,并且可依靠地球赤道的离心运动产生的加速度,与地球重力保持天梯的受力平衡。
而如果选择在其他纬度建立天梯,那么还需要有额外的手段来保证天梯不会因为受力不均而被撕裂。
片中一群候补航天员乘坐太空天梯前往空间站接受训练,被高达9 g(g为重力加速度,9 g可以简单理解为有8个和你一样重的人压在你身上)的加速度折磨得要死要活之时,天梯却遭遇了恐怖分子的袭击,更有三个恐怖分子潜伏在了轿厢里。
于是,两位主角就只能一边和轿厢里的恐怖分子拳脚相加打得死去活来,一边看着窗外无人机和战斗机上演狗斗烟花秀。
话说,明明轿厢里坐了好几十个航天员,他们都不是贪生怕死之辈,身体素质也足够好,为何打三个没有武器的恐怖分子如此费劲呢?
原来为了在高g条件下保护航天员,每个人都被过山车一样的安全装置锁得死死的,大部分人根本出不来,只能在座位上干瞪眼,只有少数人机缘巧合得以解开安全装置,可以和恐怖分子打上一打。
不过,如果把这段旅途交给合格的航天工程师,大概就不会这么费劲了。因为太空天梯其实根本就不需要这样的高g条件,也不需要这么繁琐严密的安全装置——硬要搞成电影里这样,反而完全失去了天梯的意义。
天梯的意义是啥呢?
想象一下如果你要上五层楼。假如有楼梯,那很简单:一步迈一个台阶,下一步迈另一个。每一步都只需要很少的能量,短暂地用支持力克服重力,把人体推上个几十厘米。
就算身体非常虚弱的人也没关系,只要力气足够迈上一步台阶,就能最终爬上五楼——大不了多花点时间嘛。
但是如果没有楼梯,那可就难了。人脚一旦离地,就无法再继续提供向上的力,所以必须在蹬地的零点几秒里,一口气把足以登顶的能量全部释放出来,考虑到上升的过程中还需要克服空气阻力,所以,所需能量还要更多。