地球的命运

2019年的贺岁片《流浪地球》根据著名科幻作家刘慈欣的同名小说改编，在内地和全球范围都好评如潮。

该片讲述了人类为了逃离不断膨胀的太阳，并防止与木星相撞，试图利用巨大的推进器改变地球的轨道，最终，地球成为了宇宙中的一颗流浪的星球。

那么，影片所描述的灾难未来是否真的会发生呢？答案是肯定的。

在50亿年后，太阳将耗尽燃料并开始膨胀，最终会吞噬地球。把地球移到更宽的轨道上只是初步解决方案，届时人类真正需要的，是寻找一颗类似太阳但是正值壮年的恒星并围绕它旋转，而在这之前不可避免的就是让地球脱离太阳系并进行星际旅行。

这将是人类的一次艰难之旅。那么这样的旅行从科学的角度来看，是否真的可以实现呢？不要着急，请接着往下读。

地球星际旅行能否利用火箭反推力？

实际上，我们经常把地球从运行轨道上移开。每次我们发射火箭时，都会向地球施加一个相反方向的冲力，类似于枪械的后坐力，只不过这种影响非常微小。小到什么程度呢？我们以将地球轨道迁移到火星轨道附近为例（5500万-4亿公里），假设使用SpaceX的重型猎鹰火箭（目前运载力最强的火箭），需要3000亿次满负荷的发射才能实现，构成这些火箭的材料需要消耗掉85%个地球。很显然，这种常规的方案并不可行。

地球星际旅行能否利用粒子推进器？

相比火箭反作用力，粒子推进器是一种更为有效的方法，它的工作原理是发射出带电粒子束，推动物体前进。

为了推动地球，我们需要一个超大的粒子推进器，它高出海平面1000公里，超出地球大气层。用粒子束以40公里/秒的速度向正确的方向发射，要达到火星轨道，我们仍然需要喷射出相当于地球质量13%的粒子。

所以，这种方法好像也不太可行，还没有离开太阳系呢，地球就已经被消耗殆尽了。

地球星际旅行能否利用光动能？

我们也可以利用持续聚焦的光束提供动力，比如激光。所需的能量将从太阳中收集，而且不会消耗地球质量。听起来是不是很不错呢？

假设使用100GW的巨大激光装置，需要30亿年才能到达火星轨道。如果在地球旁边建设一个巨大的太阳光帆（比地球直径大19倍），将光从太阳直接反射到地球，以提高光的利用效率，也需要10亿年才能实现轨道变化。

考虑到50亿年后太阳才开始膨胀，这种方式是完全可行的。

地球星际旅行能否利用引力弹弓？

两个轨道物体交换动量和改变速度的一种著名技术是近距离通过，即引力弹弓。行星际探测器广泛使用了这种操作方式。

例如，2014-2016年访问67P彗星的“罗塞塔”号航天器，在其十年的彗星之旅中，曾于2005年和2007年两次经过地球附近。地球的引力场给“罗塞塔”号提供了巨大的加速度，如果仅使用推进器，这是无法实现的。

太阳系的一些区域密布着小行星和彗星等小天体，其中很多小天体的质量很小，可以用现实的技术来移动它们，让其按经过精确计算的轨道经过地球，此时在地球给小天体提供加速度时，也会受到相同的反作用力。

不过由于地球的质量太大，我们将需要100万次这样的小行星近距离通过，每次间隔大约几千年，才能跟上太阳的膨胀速度。

怎样抵御远离太阳带来的严寒？

只要地球开始远离太阳，就会面临全球降温。降温的速度很大程度上取决于具体的轨迹, 但即使是保守的估计，地球也会在几年内进入冰河世纪，并且会变得越来越冷。届时地球表面将无法再无任何液态水，用不了多久，地球表面的一切生物都会死亡。

然而，也并非一点希望都没有。海洋会从地表向下结冰，当它们结冰时，实际上会隔绝更深层的海水。在海洋完全冻结之前，可能需要几十万年的时间，这意味着一些生命可能还能在海洋的深层坚持千年，特别是在有活跃的海底火山活动的地方。我们或许可以在深海中建造水下栖息地，作为人类的避难所。

另一个选择是干脆进入地下。平均来说，我们每下到地下一公里，温度就会增加25℃左右。即使地表温度已经骤降到-200℃（当我们经过冥王星时），我们也只需要往下挖几公里，就能沐浴在来自地球核心的热量中。

虽然我们可以利用的所有能源最终都是基于太阳辐射的，一旦我们离开太阳，这些能源终会慢慢耗尽，不过地球的核心是由放射性衰变提供热量的，还能够持续几十亿年的时间，应该足够人类寻找到下一颗类似太阳的恒星。

所以，我们可能会制定这样的方案，为人类的延续提供保障。

（1）首先，我们要发展到有足够的能力在地壳中挖掘足够大的区域来建立地下定居点。

（2）世界各国政府集中资源，在全球范围内选出若干候选地。获得现有的地热能源或许是一个不错的起点。

（3）在较浅的地方挖掘临时 "营地"，同时为未来的移动进行提前挖掘。

（4）为每个未来的殖民地都准备生存所需的资源。在地下深处，一些挑战将是氧气和干净的水。如果有人造阳光和适当的准备，即使在地下也应该可以种植农作物。我们可能不得不告别吃肉，因为饲养动物作为食物是一种非常低效的资源利用，尽管我们可能会为了有动物而保留一些动物。

地底的空间毕竟是有限的，所以势必会经历某种选择过程——以决定谁能下去生存。也许大多数人都会被留在地面上冻死，但一旦选拔完成，被选中的人就可以下到地底，开始新的地下生活。

这会成功吗？很难说。我们必须挖得足够深，而这本身就有危险。殖民地可能会因为地震活动而被摧毁。在这种大规模聚集的情况下，疾病的爆发可能会对整个群体造成致命的影响。食物或水供应的问题也可能会使群体灭亡。这还只是冰山一角，还有很多意想不到的危险可能会让居住于地下的人类灭绝。

但只要有足够的运气、毅力和勤奋，其中一些人可能会成功，并经过几代人的努力适应这种新的生活方式。也许他们甚至会茁壮成长，以至于可以派出巡逻队回到地表，探索冰封的荒原，穿越冰层去拜访其他地下殖民地。