核工程师看《流浪地球2》：三千核弹炸毁月球？办不到！( 二 ) 有一说一

原著小说里没有细说行星发动机的结构，只提到它的高度达到了11公里，底部直径达50公里。一辆辆卡车从进料口将石头倒进去，发动机顶上的喷口会向上喷出巨大的等离子喷流。
电影《流浪地球》和《流浪地球2》却在银幕上再现了这些巨大的发动机，而且细节满满。笔者推测，行星发动机应该源自现在的磁约束可控核聚变装置，即托克马克。

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▲《流浪地球2》里建造中的行星发动机|电影海报
即使是门槛较低的氘氚聚变，也需要苛刻的条件。这是因为原子核都带正电，而想要引发聚变，需要让它们靠近到10-15米的距离，比一根头发丝儿的千亿分之一还要小。正所谓同性相斥，原子核所带的电荷会在这么短的距离上产生巨大的排斥力。
要想克服这种排斥力，需要极高的温度才行。在地球上实现氘氚聚变，需要大约1亿℃的高温，甚至比太阳中心还要高。
太阳中心温度仅1500万℃左右，它能实现聚变是因为核心的压力特别高，质量还特别大，即使温度低导致聚变发生概率低，但其巨大的质量使得聚变总功率依旧很大。
在1亿℃的高温下，没有哪种物质还能保持固态，都变成了等离子体，也没有哪种材料制成的容器能够装下这些等离子体，所以需要用磁场来约束，不让等离子体直接接触容器壁。
托克马克装置就将等离子体约束在环形的真空室内进行聚变。目前正在建设的国际热核试验堆ITER就是一个托克马克，能够实现聚变产生能量是输入能量的10倍，但现在还没有哪个可控核聚变装置能实现核聚变能量的持续输出。

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▲建造中的国际热核试验堆|ITER
假如行星发动机实现了持续而可控的硅核聚变，还需要克服一大难题，即如何把能量转化为等离子喷流的动量。
现在的托克马克装置真空室内的燃料密度很低，即使温度达到上亿度，压力也不高，目前最高的也只有2.05个大气压。就这点儿压力，想要产生行星发动机那样的高速喷流，是不可能的。

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▲《流浪地球2》电影海报
所以行星发动机必须要实现极大密度和极高压力下的核聚变，要想控制这样的高密度等离子体，需要超乎想象的强大磁场，还不能让进料和喷流破坏等离子体的稳定性。这个难度，以现有的科技能力是想都不敢想的，也许未来的人类能够做到。
但这种硅核聚变，真的能在地球上实现吗？
重核聚变
考虑到行星发动机烧的是石头，也就是硅原子核的聚变，这种比较重的原子核聚变，要比氘氚聚变的条件更加苛刻，因为原子序数越大，携带的电荷越大，排斥力也就越强。
在太阳内部1500万℃就可以发生氢核聚变，甚至还可以更低，但要发生氦闪，也就是从三个氦4聚变成一个碳12 ，则需要1亿~2亿℃ ，还得像恒星晚年那样积累大量的氦4才行。
对于现实中的太阳来说，这一条件至少还需要几十亿年才能达成，所以不用担心会像《流浪地球》的设定那样， 100年内就迎来太阳氦闪危机。
【核工程师看《流浪地球2》：三千核弹炸毁月球？办不到！】而要发生两个硅原子核（14个质子+14个中子）的聚变，电荷之间的排斥力要比氦聚变大得多，可以想象会有多难。