鞠强：当幻想照进现实——从科幻电影看太空探索新发现（3）

三、《流浪地球》——寻找人类新家园

《流浪地球》作为中国首部硬科幻特效大片，开创了中国科幻电影的新时代。该片讲述了为了躲避太阳即将发生的“氦闪”，人类将开启“流浪地球”计划，试图带着地球一起出走太阳系，寻找人类新家园的故事。

太阳是一颗恒星，它的能量来源是核聚变。太阳的核心每秒可聚变6.2亿吨氢。随着太阳中心区的氢燃烧殆尽，由于没有核反应对抗重力，恒星中心附近的物质开始向核心挤压，不断增高核心的温度。距离核心较远的一些残存的氢在核心释放的高温作用下被点燃，驱动太阳的外层不断向外膨胀，相继吞并水星与金星的轨道，并有可能吞没地球的轨道。此时的太阳已经退出了主序恒星的队伍，变成了一颗红巨星。接着，太阳除了外部的氢壳继续发生核聚变反应外，内核残存的氦在不断升高的温度下被“点燃”，在数分钟内，相当于太阳质量40%的氦被剧烈“燃烧”成碳，释放的能量大致相当于太阳在当前状态下持续数百万年所释放的能量。这种现象被科学家称为“氦闪”。“氦闪”相当于一种剧烈的恒星爆炸，产生的能量能够瞬间毁灭整个地球的生命和生态环境，这种情况下，即便有生物能够幸存也会因为无法适应环境而死亡。

虽然太阳最终会毁灭，但是我们不必担心，因为太阳的寿命有100亿年，现在太阳的年龄是45亿岁，它还剩下50多亿年的寿命。

2018年8月，以美国天体物理学家尤金·帕克命名的帕克号太阳探测器发射升空。

上世纪中叶，权威学者查普曼提出的静态太阳大气理论成为当时的主流观点。该理论认为，太阳大气一方面受到太阳超高温度下形成的向外膨胀力的作用，另一方面又受到太阳自身引力的作用，两种力实现平衡，形成了太阳大气的静止状态。但也有科学家提出了不同看法，1956年德国科学家路德维希·比尔曼通过观察彗星“尾巴”的朝向指出，彗星的一条“尾巴”之所以总是背向太阳，是由于彗星的挥发物受到了太阳上吹来的风的影响，被吹向了与太阳相反的方向，从而形成了彗尾。这一学说在当时并未受到广泛认可，美国芝加哥大学教授约翰·辛普森便认为该学说与权威理论相悖，于是他将验证这一假说的任务交给了他的学生——尤金·帕克。当时还是研究生的尤金·帕克便以查普曼的静态太阳大气理论为基础，进行数学推导。但最终得出的结果却令他大为震惊。计算结果显示，如果以静态太阳大气为条件，则在距离太阳无穷远的地方，依然存在着巨大的太阳大气压强。这个明显矛盾的结果让尤金·帕克意识到，查普曼的理论并不正确。再加之此前比尔曼提出的假说，帕克认为，太阳大气不是静止的，而是一直处于活跃状态，并持续向外抛出粒子。通过计算，尤金·帕克指出太阳大气粒子在脱离太阳引力后会不断加速，其在地球附近的速度可达到每秒数百公里，尤金·帕克将其命名为太阳风。

太阳风是一种连续存在，来自太阳并以200-800km/s的速度运动的等离子体流。太阳风的存在不仅影响着太阳系的磁场结构，而且在接近地球时会与地球的磁场相互作用，有时会引起极光和其他电现象。尽管太阳风的组成主要是基本粒子，但其流动产生的效应与气体流动相似，因此得名太阳风。

太阳风暴是指太阳在黑子活动高峰阶段产生的剧烈爆发活动。这种爆发会释放大量带电高速粒子，由此产生的粒子流能够在一天时间内到达地球。1859年9月1日发生的一场超级太阳风暴，被称为卡林顿事件，这成为人类研究太阳风暴的开端。卡林顿事件中产生的极光非常强烈，以至于包括夏威夷在内的地球低纬度地区都能看到。那时人类还没有进入现代科技社会，所以影响相对较小，但即使如此，欧洲和北美的电报系统也出现了失灵现象，一些电报员甚至遭受电击。

未来预测太阳风将成为太阳物理学的重要领域之一。预测太阳风的影响和行为能够帮助人类社会及时做出防御措施，避免可能发生的行业瘫痪和经济损失。此外，预测太阳风还对航天员的安全具有非常重要的意义。

在帕克号进入太阳大气之前，距离太阳最近的人造探测器是“太阳神2号”，其在1976年时曾抵达过距离太阳4273万千米处。而帕克号之所以能够和太阳进行前所未有的“亲密接触”，主要得益于其“夹心饼干”结构的隔热罩。该隔热罩被安装在探测器面向太阳的一侧，由厚度约为12厘米的碳复合材料制成，具体结构为两块碳纤维面板之间夹着一层厚约11.4厘米的碳复合泡沫材料。凭借着这块“夹心饼干”的保护，隔热罩面向太阳的一侧温度高达约1371摄氏度，而隔热罩的另一侧则仅为29摄氏度。按照计划，帕克号将在2024年12月，逼近至距离太阳表面约616万千米处。由于日冕的范围从太阳表面向外延伸超过1000万千米，因此帕克号也将成为首个进入日冕层进行观测的探测器。帕克号在任务周期内能够24次飞掠太阳，这样探测器就有足够的时间来收集数据。而在最后3次接近太阳的时候，帕克号的最高速度将会达到200千米/秒，成为有史以来速度最快的探测器。200千米/秒是什么概念？北京到上海之间的直线距离大概是1200多千米，如果按这个速度，帕克号探测器从北京飞到上海只需要6秒钟。

2021年10月14日，我国在太原卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭，成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”，实现我国太阳探测零的突破，标志着我国正式步入“探日”时代。

“夸父一号”卫星全称先进天基太阳天文台（ASO-S），是一颗综合性太阳探测专用卫星，于2022年10月9日在酒泉卫星发射中心成功发射。这颗卫星的科学目标为“一磁两暴”，即同时观测太阳磁场及太阳上两类最剧烈的爆发现象——耀斑和日冕物质抛射，并研究它们的形成、演化、相互作用、关联等，同时为空间天气预报提供支持。

“羲和号”与“夸父一号”名字的由来。羲和是我国古代神话中的太阳女神。“羲和号”的命名取义“效法羲和驭天马，志在长空牧群星”，象征着中国对太阳探索的缘起与拓展。“夸父一号”的名字来源于我国古代神话传说中夸父逐日的故事。这个命名不仅代表了中国人对太阳不懈追求的精神，也寓意着该卫星将成为中国综合性太阳观测新时代的开创者。“夸父”一词在中国文化中象征着勇敢、坚毅和不屈不挠的精神，这与空间科学卫星的探索和研究使命相契合。

从“羲和号”和“夸父一号”可以看出中国人有自己的太空浪漫。我再举几个例子。“天问一号”的名字来源于中国古代伟大的诗人屈原的长诗《天问》。《天问》中包含了对天地、自然和人世等事物的想象与发问，涵盖了宇宙起源、天地构造以及星辰往昔等多个方面。因此，“天问一号”既代表了对中国古代哲学思想的致敬，也象征着对科学真理的不断探索和追求。“祝融号”的命名来源于我国古代神话中的火神。“北斗卫星导航系统”的名字源自中国古代对北斗星的崇拜和对导航功能的认识。“神舟飞船”的名字寓意“神奇的天河之舟”，“神舟”既是“神州”的谐音，又含有神气和神采飞扬之意。

2016年，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。这使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。“墨子号”的名字来源于我国古代先贤墨子。墨子是墨家学派创始人，《墨经》里记载了世界上第一个“小孔成像”实验，该实验解释了小孔成倒像的原因，这是现代照相技术原理的起源。

另外，“天宫一号”空间实验室、“悟空号”暗物质粒子探测卫星、“玉兔号”月球车的命名，都体现了中国人对太空探索的美好想象。

回到《流浪地球》这部电影。在电影中，人类在地球上建造了上万座重核聚变行星发动机，每个发动机可产生上百万亿吨的推力，把地球当成一个庞大的宇宙飞船，驶离现有轨道，驶向距离太阳系最近的一颗恒星——比邻星，从而开启了一段长达2500年的星际旅行。那么，在电影中，人类为什么要选择比邻星作为最终目的地？因为比邻星是除太阳之外距离地球最近的一颗恒星，距离我们4.2光年。但是，从实际情况来看，比邻星并不是一个宜居的目的地。但是，我们可以畅想，随着人类科技的高速发展，我们肯定会找到宜居的星球。

人类是不是宇宙中唯一的智慧生命？究竟有没有外星人？怎么找到外星人？2018年4月19日，美国太空探索技术公司的“猎鹰9”火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空，将探测器“凌日系外行星勘测卫星”（简称“苔丝”）送入太空。“苔丝”的主要使命是在两年内“扫描”超过20万颗太阳系外离地球“最近、最亮”的恒星，确认是否有行星围绕它们公转。“苔丝”采用“凌日法”，原理为行星从恒星前方经过时，可观察到恒星微弱“变暗”，天文学家认为这是系外行星存在的间接证据。

2021年12月25日，美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜发射升空。这是人类历史上最强太空望远镜，历时25年、耗资100亿美金建造。这台太空望远镜的升空，正式开启探索宇宙起源奥秘和寻找系外行星的使命。

在太空望远镜的研制方面，我国也会在不久的将来发射太空望远镜对系外行星进行探测。必须指出的是，外星文明的出现概率及诞生时间是不可预测的，因此理论预估的结果存在很大的不确定性。然而，随着天文观测技术的快速发展，对这类研究进行定量计算已经成为可能。通过这些定量计算，我们才能有效地判断某些可疑信号是否确实由地外文明发出。

凝视星空让人们彼此更亲近，因为它提醒我们，我们本质上是一颗小小星球上的旅伴。人类通过科幻作品表达了对宇宙的向往，而这种向往又为人类探索宇宙提供了不竭的动力。在对宇宙的探索中，让我们怀着更大的勇气和信心，走向星河的更深处；让我们带着更多的智慧和善良，去寻找属于人类的未来。