震撼！《流浪地球2》中的這些黑科技，都是中國(guó)制造

前言

今年電影院春節(jié)檔，最火的莫過(guò)于《流浪地球2》，目前僅上映13天，總****房就突破了30億，被眾多觀眾評(píng)價(jià)為“目前最好的中國(guó)科幻電影”。

電影中，在空間站和地球之間反復(fù)穿梭的太空電梯、擁有超強(qiáng)算力和自我意識(shí)的智能量子計(jì)算機(jī)、參與運(yùn)貨和救援的機(jī)械動(dòng)力外骨骼系統(tǒng)、能推動(dòng)地球的重核聚變行星發(fā)動(dòng)機(jī)等等，都讓觀眾大為震撼，直呼“過(guò)癮”！而更讓人驚嘆的是，這些科幻到極致的黑科技，竟然真的可以實(shí)現(xiàn)，甚至有一部分已經(jīng)在投入使用。

中核集團(tuán)等央企：“你們盡管想象，我們負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)！”

科幻與現(xiàn)實(shí)的距離到底有多遠(yuǎn)？根據(jù)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜医庾x，近年來(lái)國(guó)內(nèi)科技實(shí)力的不斷增強(qiáng)，我們離電影中的黑科技已越來(lái)越近。也正因如此，《流浪地球2》才有足夠的底氣將這些硬核的科幻元素呈現(xiàn)給觀眾。

01

重核聚變行星發(fā)動(dòng)機(jī)：推著地球去旅行

影片中，最吸引眼球的硬科技之一就是重核聚變行星發(fā)動(dòng)機(jī)。為了拯救地球，人類計(jì)劃給地球安裝上萬(wàn)座巨大的行星發(fā)動(dòng)機(jī)，推動(dòng)地球離開(kāi)太陽(yáng)系，這些發(fā)動(dòng)機(jī)的高度比珠穆朗瑪峰還高2.2公里，單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)能提供150億噸的推力。

行星發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后，產(chǎn)生的推力推動(dòng)地球離開(kāi)太陽(yáng)系

這一計(jì)劃聽(tīng)起來(lái)似乎完全不切實(shí)際，但是根據(jù)專家解讀，“利用這一能量推動(dòng)地球，原理上是說(shuō)得通的。”

不過(guò)，要實(shí)現(xiàn)重核聚變絕非易事，因此，目前各國(guó)廣泛研究的可控核聚變均采用輕核聚變。

據(jù)中核集團(tuán)介紹，我國(guó)早在1983年便提出了“熱中子反應(yīng)堆——快中子增殖堆——受控核聚變堆”的核能三步走發(fā)展戰(zhàn)略。

在熱堆領(lǐng)域，我國(guó)自主研發(fā)的三代核電技術(shù)華龍一號(hào)示范工程正在按計(jì)劃節(jié)點(diǎn)有序開(kāi)展；在聚變堆領(lǐng)域，中核集團(tuán)的中國(guó)環(huán)流器二號(hào)A（HL—2A）裝置正在承擔(dān)國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃相關(guān)的前沿物理問(wèn)題與關(guān)鍵技術(shù)的科研任務(wù)，并實(shí)現(xiàn)了多個(gè)突破。

由中核集團(tuán)牽頭研發(fā)的中國(guó)新一代“人造太陽(yáng)”裝置（HL-2M）在2022年實(shí)現(xiàn)等離子體電流突破100萬(wàn)安培（1兆安），創(chuàng)造了中國(guó)可控核聚變裝置運(yùn)行新紀(jì)錄，標(biāo)志著我國(guó)核聚變研發(fā)距離聚變點(diǎn)火邁進(jìn)重要一步，躋身國(guó)際第一方陣。

人造太陽(yáng)托卡馬克裝置HL-2M，由于它能夠像太陽(yáng)一樣，產(chǎn)生大規(guī)模核聚變反應(yīng)，因此被稱為“人造太陽(yáng)”

一位業(yè)內(nèi)研究員表示：“現(xiàn)在讓聚變能推動(dòng)星球旅行可能為時(shí)尚早，但點(diǎn)亮一盞燈大有希望?！?/span>

02

太空電梯：本世紀(jì)有望成真

電影里，2044年的人們，去太空已經(jīng)不再借助于火箭，而是直接乘坐太空電梯。太空電梯借助連接于地球表面和太空空間站之間的繩索，便可以每小時(shí)數(shù)百公里的速度駛向太空。

太空電梯的概念，其實(shí)早在一百多年前就被提出。俄國(guó)科學(xué)家、航天之父齊奧爾科夫斯基在1895年見(jiàn)到埃菲爾鐵塔后，提出了這一設(shè)想。2003年，在美國(guó)圣達(dá)菲召開(kāi)的國(guó)際太空電梯研討會(huì)上，俄羅斯、美國(guó)等國(guó)家的70多位科學(xué)家和工程師對(duì)太空電梯進(jìn)行了深入討論，最終與會(huì)專家一致認(rèn)為太空電梯有望在21世紀(jì)內(nèi)變成現(xiàn)實(shí)。

加拿大凡尼爾學(xué)院物理學(xué)教授史蒂芬·科恩十幾年來(lái)一直從事相關(guān)研究，他在近日的采訪中介紹道，與當(dāng)前使用的火箭相比，太空電梯有若干優(yōu)點(diǎn)。

例如火箭****需要攜帶大量燃料，而太空電梯以太陽(yáng)能為能源，執(zhí)行太空任務(wù)的成本將大幅下降；對(duì)于航天員而言，太空電梯也將比一次次火箭****更加安全。

近年來(lái)，多國(guó)科學(xué)家和工程師已經(jīng)開(kāi)始了太空電梯的研發(fā)。中國(guó)也正計(jì)劃打造太空電梯，預(yù)計(jì)時(shí)速最高可達(dá)200公里。

對(duì)于這一項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，首先要實(shí)現(xiàn)的是：建立長(zhǎng)達(dá)3.6萬(wàn)公里長(zhǎng)的碳納米管（地球同步軌道與地面距離3.6萬(wàn)公里）。據(jù)電巢了解，碳納米管的強(qiáng)度可達(dá)到鋼的100-200倍，密度卻只有鋼的六分之一，是制造太空電梯索道的關(guān)鍵材料。

目前中國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了碳納米管技術(shù)的突破，制造上已沒(méi)問(wèn)題，但是，由于該材料的結(jié)構(gòu)特殊性，其生產(chǎn)長(zhǎng)度仍停留在1米以內(nèi)，要制造3.6萬(wàn)公里長(zhǎng)，其成本則非常巨大難以估量。

太空電梯的建造成本和技術(shù)挑戰(zhàn)仍然非常巨大，并非一國(guó)之力可實(shí)現(xiàn)，科學(xué)家科恩表示他并不能預(yù)測(cè)何時(shí)能成為現(xiàn)實(shí)，單純從技術(shù)角度，可能需要二三十年，但若要全球各國(guó)政府和企業(yè)共同努力，這可能比建造技術(shù)本身的挑戰(zhàn)更大。

03

量子計(jì)算機(jī)：人類的終極計(jì)算能力

除了太空電梯和行星發(fā)動(dòng)機(jī)外，貫穿整個(gè)電影、被猜測(cè)為控制全場(chǎng)的終極大boss——550W量子計(jì)算機(jī)（它自稱為“MOSS”），讓觀眾印象極為深刻。

它擁有超強(qiáng)的算力，負(fù)責(zé)處理“流浪地球”計(jì)劃中及其復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算、調(diào)度全球計(jì)算資源、實(shí)現(xiàn)“數(shù)字生命”等任務(wù)，還能自我迭代擁有自我意識(shí)。

經(jīng)過(guò)自我迭代，MOSS可與人類交流自如

而我們能在現(xiàn)實(shí)中見(jiàn)到“MOSS”的那一天，或許并不遙遠(yuǎn)。據(jù)一位國(guó)內(nèi)量子計(jì)算領(lǐng)域知名學(xué)者表示，距離電影中所展示的應(yīng)用走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，可能只需要10年到15年左右的時(shí)間。

眾所周知，量子計(jì)算機(jī)早已是各國(guó)爭(zhēng)相搶占的賽道，中國(guó)近幾年來(lái)也開(kāi)始加速布局量子計(jì)算。

2018年，中科大潘建偉、朱曉波團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了12個(gè)超導(dǎo)量子比特的糾纏，并在超導(dǎo)量子處理器上實(shí)現(xiàn)了快速求解線性方程組的量子算法。

2020年9月，國(guó)內(nèi)首個(gè)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟源”在合肥正式上線，搭載6比特超導(dǎo)量子處理器夸父KF C6-130，面向全球用戶提供真實(shí)的量子計(jì)算云服務(wù)，也是中國(guó)國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)工程化的量子計(jì)算機(jī)，由合肥本源量子自主研發(fā)。

同年12月，潘建偉團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，主要用于數(shù)學(xué)求解，求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒，而當(dāng)時(shí)世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)要用6億年，這一突破使中國(guó)成為全球第二個(gè)實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國(guó)家。

2021年10月，超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)祖沖之二號(hào)面世，中國(guó)在“量子計(jì)算優(yōu)越性”上實(shí)現(xiàn)又一個(gè)里程碑式的成果。

就在最近，我國(guó)量子計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域又傳來(lái)好消息：1月31日，中國(guó)第一條量子芯片生產(chǎn)線首次向公眾亮相。

該產(chǎn)線目前正在進(jìn)行最新量子計(jì)算機(jī)“悟空”的調(diào)試，預(yù)計(jì)今年面世

這條產(chǎn)線2022年1月投入運(yùn)營(yíng)，在這一年的時(shí)間里，陸續(xù)導(dǎo)入24臺(tái)量子芯片生產(chǎn)相關(guān)的工藝設(shè)備，孵化出了3套自研的量子芯片專用設(shè)備，生產(chǎn)了1500多個(gè)批次流片試制的產(chǎn)品，交付了多個(gè)批次的量子芯片以及量子放大器等產(chǎn)品。

本源量子創(chuàng)始人、首席科學(xué)家郭國(guó)平表示，接下來(lái)的3-5年內(nèi)，量子計(jì)算將發(fā)揮加速器價(jià)值，大幅降低計(jì)算時(shí)間和成本，在人類實(shí)際生產(chǎn)生活中產(chǎn)生看得見(jiàn)的效益。

04

外骨骼機(jī)器人：穿上就變機(jī)甲戰(zhàn)士

在運(yùn)貨、救援等場(chǎng)景中多次亮相的“外骨骼機(jī)器人”，來(lái)自中國(guó)企業(yè)傲鯊智能的贊助?，F(xiàn)實(shí)中，外骨骼機(jī)器人也已經(jīng)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，在汽車、航空、電力、礦山、****、建筑等場(chǎng)景中落地。

穿上這幅盔甲，人人都可以成為力大無(wú)比的“機(jī)甲戰(zhàn)士”

外骨骼機(jī)器人技術(shù)融合傳感、控制、信息、融合、移動(dòng)計(jì)算等于一體，在實(shí)際生活中，可運(yùn)用在康復(fù)理療、助力行走等方面，幫助行動(dòng)不便的老年人或殘疾人自主獨(dú)立行走。

北京冬殘奧會(huì)時(shí)，還有殘疾人火炬手分別借助上肢和下肢助力外骨骼進(jìn)行了火炬?zhèn)鬟f。這一技術(shù)將造福更多C端用戶，此前曾有行業(yè)媒體預(yù)計(jì)，2025年中國(guó)外骨骼機(jī)器人行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到105億元，期間年復(fù)合增長(zhǎng)率為98.5%。

總 結(jié)

《流浪地球2》將中國(guó)科幻電影推向世界，讓我們看到中國(guó)科幻電影的潛力，而它的成功離不開(kāi)我國(guó)工業(yè)和科技力量的崛起。導(dǎo)演郭帆在采訪中說(shuō)道：“其實(shí)拍攝過(guò)程中一直都在擔(dān)心，生怕我們創(chuàng)作的黑科技不夠超前，想象趕不上現(xiàn)實(shí)?！?/span>

劉慈欣也表示：“如果是30年前，《流浪地球2》是拍不成的，因?yàn)橥顿Y人會(huì)認(rèn)為不可信，中國(guó)怎么會(huì)有宇宙飛船、太空電梯呢？但是現(xiàn)在就沒(méi)有這種感覺(jué)……中國(guó)的飛速發(fā)展、現(xiàn)代化進(jìn)程，深刻推動(dòng)著電影工業(yè)的突破和跨越?！?/span>

不得不說(shuō)，中國(guó)近年來(lái)在科技領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為國(guó)內(nèi)科幻電影提供了肥沃的土壤，那些原本需要CG特效的場(chǎng)景，或許今后都將是中國(guó)制造。

參考資料：

中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)有限公司知乎回答:

https://www.zhihu.com/question/581359988/answer/2868020103

環(huán)球網(wǎng)：《加拿大太空電梯專家：目前人類成為太空居民的最好選擇就是它！》

封面新聞：《科技圓桌派丨《流浪地球2》成黑科技預(yù)告片？“大boss”早已現(xiàn)身》