小行星撞地球?反绕月球41天?一起来看《独行月球》里的航天知识

小行星撞地球?反绕月球41天?一起来看《独行月球》里的航天知识

首页休闲益智奔向地球更新时间:2024-04-27

最近惊奇地发现,电影院里竟然有一部国产航天题材的影片,还是科幻喜剧类型,算是填补国内空白的尝试。

开心麻花这次推出的《独行月球》,激起了我浓厚的兴趣。

在欣赏其中的幽默之余,我们不妨一起来探讨一下影片中的航天知识。

图1 《独行月球》海报

月盾计划PK现实小行星防御

影片的大背景,是一颗要撞到地球的小行星π,并由此引出保卫地球的月盾计划。

作为灾难片常见的主角之一,现实中的小行星,撞地球的可能性却极低

大家也许是受到6500万年前那次事件的影响,那么遥远的时代,别说最早的人类,连最早的猴子都没有机会见过这样的场景

图2 不要这么看我,我祖上也没见过

小行星撞击地球,并对你(是的,就是屏幕前的你)造成了伤害的概率,可能相当于你比马云 巴菲特还有钱的概率。

所以与其想着小行星撞地球,不如想想你真有那么多钱后该怎么花更实在!

图3 思想者,在考虑怎么花这么多钱

更让大家放心的还在后头。

尽管概率极低,世界多个机构常年监测近地小天体的运行情况,并对这些天体的近地时间和距离做出详细而准确的预测。

比如下表就是近期近地小天体的汇总。我选取了近地点在5LD以内的(地月平均距离是1LD≈38万公里),这些小天体不过是几十上百万公里外,擦肩而过的太空旅客

图4 近期与地球擦肩而过的小行星列表 | JPL/作者汉化

监测之外,航天工程师们还有非常简单粗暴的防御策略——撞上去。

预计在今年的10月,已经启程的DART(小行星双星重定向测试)探测器将撞击体育场大小的小行星李小星(Dimorphos)。

这是一个由李小星和李大星组成的双星小行星。

之所以选双星,为的就是方便观测,有李大星作参照。

只要撞偏或撞碎,就可保护地球安然无恙。

得益于大气层的保护,尺寸不过关的小行星,即便能撞向地球,也只能成为空中绚丽的烟火,少数幸运儿才能形成陨石。

图5 DART 探测器想象图 | NASA/John Hopkins APL

下一个五年里,我国也计划在进行一次包含探测 撞击双重任务的小行星探索。

到了影片发生的2050年,人类早已建立起成熟的小行星监测和防御技术。

那时候的独孤月,可以尽情在月球上放飞自我,而不用过于担心小行星了,也不用牺牲了。

图6 大多数奔向地球的碎片,都化作了流星 | NASA/Alvin Wu

电影月盾基地PK未来月球基地

影片中的月盾基地,主体是一座平地拔起的堡垒。

而在现实中,未来月球基地呈现出更多的形式,各有利弊。

有些就如影片中的样子,属于刚性舱结构,就好比是将空间站直接安装在月面上,技术成熟,但体积庞大。

为此,科学家们设计出柔性充气舱,便于从地球上发射。

但这两种基地受月面恶劣环境的影响较大。

例如影片中,就因小行星碎片而被迫紧急撤离;

实际上,月球也不断在遭受新的撞击,形成新的陨石坑。

于是就有了月球地下基地的构想。

在合适的地形地质条件下开挖隧道,或利用一些天然洞穴再加固,既可以防辐射和陨石,又可以免受月昼与月夜的巨大温差。不过建设难度也最大。

图7 多种方式组合的月球基地想象图 | ESA

未来的月球基地,很可能是取长补短,因地制宜,呈现出百花齐放的不同样式。

值得一提的是,《独行月球》里的月球基地可谓是大制作,直接1:1打造实景。

期待未来中国电影界可以有更多类似的作品,然后可以把这些实景,改造成中国电影的主题游乐园。

图8 《独行月球》的月球基地

反向绕月41天

影片里,独孤月有趟长达41天的反向绕月行程。

按照影片的说法,这辆月球车完全依赖太阳能。

而月球上每个月由半个月月昼和月夜构成(大约相当于地球上的14.5天)。

月球昼夜温差能高达300℃,极端的月夜条件下,氧气都能变成液体。

独孤月要么赶在月昼期间往返月盾基地与长存湖,要么…

跟着月球的晨线,反方向绕月球一大圈。

如果是在地球上,这种方式大致相当于国内航班反着飞,跨越太平洋和大西洋。

图9 月球经过地球上方的照片,感受一下大小的差距 | NASA

影片中给出的往返路程超过8000km,相当于横跨北太平洋的路程。

不过,月球比地球小很多,周长只有地球的约1/4。

两地距离(4000 km)足足相当于月球赤道周长得近四成!快绕月球半圈了 !反着走并不会远太多

但,实际路程真的有这么远么?

由于影片中使用的月球地名都是真实的,于是我们就可以直接测量路程。

月盾基地(静海基地)到长存湖(不过这里长的发音是cháng)的大圆距离只有1000 km,加上绕路,往返不超过4000km,至少打五折了有木有!

图10 往返路程示意图 | 底图:LROC,制图:haibaraemily

而影片中,月球车一月昼的最长行驶里程是6500km。

电影里的这段南辕北辙,似乎可以在把6500km大幅下调。

图11 《独行月球》海报中的月球车

月球车PK

熟悉人类登月史的朋友,应该对影片中的月球车不陌生。

因为,独孤月开的那辆车,与阿波罗15-17号携带的载人月球车实在有些神似。

同样的双座敞篷,同样的一侧通信天线,看图最直接了。

图12 阿波罗17号的月球车 | NASA

加上中国的两只“玉兔“和苏联的两辆月球车,组成了迄今为止的全部7辆月球车。

那么,目前唯一一款载人月球车性能如何呢?

首先,由于只是登月期间短暂使用数小时,于是直接用电池供电。真要长途使用,需要换电池。

其次,月球车的设计最高时速13km/h,阿波罗17号的宇航员曾经飙到18km/h。自行车般的速度,要比影片中低很多。

图13 阿波罗17号的月球车近距离照片 | NASA

月球车的车轮,直径 81.8 cm、宽 23cm,由一个铝轮毂和一个的轮胎组成,轮胎则是由镀锌的直径0.083cm细钢绞线编织而成。

倘若这辆车开出汽车的速度,坑坑洼洼的月面肯定会颠簸不已。

不过再怎么颠簸,月球上开车几乎是没有声音的。

因为月球上没有空气,声音只能通过月面传到车体,从车体传到屁股,再从屁股传到耳朵。

而地球上开车,噪音一直是个困扰。

尤其是随着电动车的大面积铺开,没有了燃油车发动机和变速箱的噪音,车辆的胎噪和风噪更加凸显,降低胎噪成为地球上新的技术突破点。

如同Bose为各大汽车品牌提供主动降噪方案、很多车主买车后会做的“静音工程”一样,前者是主动降噪、后者是被动隔音,想要降低轮胎的噪音,这两条路都可以做文章。

在众多轮胎品牌中,利用主被动降噪原理,点亮“静音”科技树的雷神轮胎值得一说。

一方面,通过前期大量的仿真开发试验和后期的场地测试,雷神轮胎研发了“5频花纹块”设计,从时刻接触地面的轮胎花纹入手,用5种花纹节距,打破单一的噪声频率,降低噪音的生成。同时优化了滚动阻力,让地球上的电动车,不再有沈腾在月球上开车一般时刻被里程焦虑所支配。

另一方面,雷神轮胎采用了聚氨酯泡棉作为隔音棉。这是一种高分子复合材料,这种材料有着隔热、隔音、抗震、轻盈、耐化学药品、耐老化、耐低温等诸多优点,因此也广泛用在航天领域,比如美国载人飞船的座椅,就填充了一层聚氨酯泡棉。

从航天领域到汽车轮胎,聚氨酯泡棉的作用则是进一步的阻隔空腔噪音,在此之前需要加上一段定语:雷神轮胎的设计里程寿命超过23万公里,最高工作温度超过110°C,在这样的工作环境下,聚氨酯隔音棉都将稳定发挥降噪的作用。

以上主被动降噪的双管齐下,使得雷神轮胎的用户实测降噪效果,最高直降6dB!

注意这是取对数的结果,相当于降低了lg6≈78%的噪音!(更通俗地说:噪音降低6dB=降低至原来的1/4响度)

这些新的技术,可以给用户“如月球上开车”一般安静的体验。

《独行月球》是沈腾、马丽时隔8年之后再度合作的喜剧电影,上映10天、票房突破20亿,领跑暑期档电影。与过去的开心麻花作品不同的是,《独行月球》是国内少有的科幻喜剧作品。

该片讲述了人类为抵御小行星撞击,在月球上部署月盾计划以拯救地球。但陨石提前来袭,宇航员全员紧急撤离时,维修工独孤月(沈腾 饰)意外错过了领队马蓝星(马丽 饰)的撤离通知,在月球上落单。

不料月盾计划失败,独孤月成了“宇宙最后的人类”,他在月球上一度“躺平”,却意外发现地球文明尚在,于是开启了一连串返回地球的计划...

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