丁虎文 王雨梦 刘斯琪

摘  要：本文基于电影《流浪地球》的内容，通过合理的、预见性的假设，根据动量守恒定律和能量守恒定律等物理学原理，对于“流浪地球”计划进行定量分析。通过理解并计算第一、二、三宇宙速度，求解地球要想逃离太阳系应达到的最低速度约为42.1km/s以及通过反冲原理建造的行星发动机喷出物质的最低速度约为11.2km/s;通过齐奥尔科夫斯基火箭方程求得剩余质量占比 和喷出物质速度 的关系为  km/s;在“重聚变”可以实现的假设下，根据能量守恒定律求得当地球剩余质量最多为99.53%时即可提供地球逃离太阳系所需的能量。结合数据综合考虑，“流浪地球”基本可行。

引言

科幻电影《流浪地球》于2019年2月5日（农历大年初一）在中国内地上映，获得了观众和影评的广泛认可。该片根据刘慈欣同名小说改编，故事设定在2075年，讲述了太阳即将毁灭，太阳系已经不适合人类生存，人类将开启“流浪地球”计划。“地球联合政府”倾全球之力在地球表面建造了上万座发动机，推动地球离开太阳系，用2500年大约100代人的努力奔往新家园 —— 4.2光年外的比邻星。

众所周知，在地面上发射航天器的最小速度根据相关的物理学知识，人们从小到大定义了第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度。为了达到相应的速度大小，人们利用反冲原理制造的火箭已经实现了不同目标的航天梦想。然而，《流浪地球》中的情景却有很大不同：人类希望通过自己的努力带着地球一起逃离太阳系，影片中构建的行星发动机就是按照类似火箭的反冲原理设计建造的。……