流浪地球可以实现吗？科学解释如何推动地球！

流浪地球作为国产里程碑式的科幻电影，自上映以来收获了好的口碑和票房。电影中，太阳将耗尽燃料并持续膨胀，最终可能吞没地球。人类试图用巨大的推进器改变地球的轨道，以逃避不断扩大的太阳 ，并防止与木星的碰撞。电影是科幻小说，但可能有一天会变成现实。我们将如何移动地球到太阳系的其他轨道？

为了论证这个问题，我们的目标是假设将地球从目前的轨道移动到离太阳50％的轨道，即类似于火星的轨道。按照人类目前的技术水平，如何去实现目标。

1、火箭推动器

实际上，我们已经实现了将地球从轨道上移动的技术。每当一个探测器离开地球进入另一个行星时，它就会向地球的相反方向施加一个小的冲量，类似于枪的反冲，但这种效果极其微小。

图片来源流浪地球

SpaceX 的猎鹰9号重型运载火箭是当今最强大的运载火箭。为了实现将地球推动到火星轨道，我们需要满负荷发射300亿次。构成所有这些火箭的材料将相当于地球质量的85％，也就是说，最终只有15%的地球进入火星轨道。

2、离子推进器

图片来源流浪地球

离子驱动器是一种更有效的加速质量的方法，其通过发射带电粒子流来向前推进。我们可以通过安装巨型离子推进器，来加速地球脱离原有轨道。巨型推进器应该在海平面1000公里以上，这个高度已经超出地球大气层。如果离子束以正确的方向以每秒40公里的速度发射，我们仍然需要喷射相当于地球质量的13％；来移动剩余的87％地球到达指定轨道。

3、激光

由于光携带动量，但没有质量；我们也可以连续地为通过聚焦光束（如激光）来提供能量；由于所需的能量是从太阳收集的，地球的质量将不会被消耗。但这种设想即便使用巨大的100GW 激光设备来驱动地球（“突破摄星计划”Breakthrough Starshot project，该计划的目标是推动宇宙飞船飞出太阳系，探索邻近的恒星。），但仍需要三亿亿年的连续使用才能实现轨道变化。

4、星际杆杠

图片来源星际穿越

两个轨道物体运动相互靠近，并交换动量改变其速度是一种众所周知的技术；很多的科幻电影（星际穿越）中可以看到，利用“弹弓效应”使飞船获得大的加速度。例如，在2014年到2016年，访问彗星67P 的罗塞塔号宇宙飞船；在它十年的飞行旅途中，曾经两次与地球擦肩而过。这使地球获得了相反且相同的冲量 ；但由于地球的质量，它对地球轨道没有产生任何影响。

但是，如果我们能够使用比宇宙飞船更大的东西来实现“弹弓效应”呢？虽然单次对地球轨道的影响很小，但这个动作可以重复多次，最终实现相当大的地球轨道变化。

太阳系的一些区域是密集的，有小的星体，如小行星和彗星；通过精确的轨迹设计，可以利用所谓的“星际杆杠”；通过一个小的行星，不断的接近地球且与地球“擦肩而过”，从而不断地改变地球轨道。这似乎令人兴奋，但据估计，我们需要一百万个这样的小行星近距离靠近，才能实现地球达到火星轨道。

在所有可能的设想中，利用多个小行星弹弓效应似乎是目前相对容易实现的，虽然它在理论上是可行的，但实际上相比较移动地球，直接移民到火星的方案显然更加容易些。