震撼！《流浪地球2》中的這些黑科技，都是中國制造

前言

今年電影院春節檔，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(guān)眾評價(jià)為“目前最好的中國科幻電影”。

電影中，在空間站和地球之間反復穿梭的太空電梯、擁有超強算力和自我意識的智能量子計算機、參與運貨和救援的機械動(dòng)力外骨骼系統、能推動(dòng)地球的重核聚變行星發(fā)動(dòng)機等等，都讓觀(guān)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，甚至有一部分已經(jīng)在投入使用。

中核集團等央企：“你們盡管想象，我們負責實(shí)現！”

科幻與現實(shí)的距離到底有多遠？根據相關(guān)領(lǐng)域專(zhuān)家解讀，近年來(lái)國內科技實(shí)力的不斷增強，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給觀(guān)眾。

01

重核聚變行星發(fā)動(dòng)機：推著(zhù)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。為了拯救地球，人類(lèi)計劃給地球安裝上萬(wàn)座巨大的行星發(fā)動(dòng)機，推動(dòng)地球離開(kāi)太陽(yáng)系，這些發(fā)動(dòng)機的高度比珠穆朗瑪峰還高2.2公里，單臺發(fā)動(dòng)機能提供150億噸的推力。

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

這一計劃聽(tīng)起來(lái)似乎完全不切實(shí)際，但是根據專(zhuān)家解讀，“利用這一能量推動(dòng)地球，原理上是說(shuō)得通的?！?/span>

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

據中核集團介紹，我國早在1983年便提出了“熱中子反應堆——快中子增殖堆——受控核聚變堆”的核能三步走發(fā)展戰略。

在熱堆領(lǐng)域，我國自主研發(fā)的三代核電技術(shù)華龍一號示范工程正在按計劃節點(diǎn)有序開(kāi)展；在聚變堆領(lǐng)域，中核集團的中國環(huán)流器二號A（HL—2A）裝置正在承擔國際熱核聚變實(shí)驗堆（ITER）計劃相關(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)現了多個(gè)突破。

由中核集團牽頭研發(fā)的中國新一代“人造太陽(yáng)”裝置（HL-2M）在2022年實(shí)現等離子體電流突破100萬(wàn)安培（1兆安），創(chuàng )造了中國可控核聚變裝置運行新紀錄，標志著(zhù)我國核聚變研發(fā)距離聚變點(diǎn)火邁進(jìn)重要一步，躋身國際第一方陣。

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)生大規模核聚變反應，因此被稱(chēng)為“人造太陽(yáng)”

一位業(yè)內研究員表示：“現在讓聚變能推動(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，提出了這一設想。2003年，在美國圣達菲召開(kāi)的國際太空電梯研討會(huì )上，俄羅斯、美國等國家的70多位科學(xué)家和工程師對太空電梯進(jìn)行了深入討論，最終與會(huì )專(zhuān)家一致認為太空電梯有望在21世紀內變成現實(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(fǎng)中介紹道，與當前使用的火箭相比，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，執行太空任務(wù)的成本將大幅下降；對于航天員而言，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)。中國也正計劃打造太空電梯，預計時(shí)速最高可達200公里。

對于這一項目來(lái)說(shuō)，首先要實(shí)現的是：建立長(cháng)達3.6萬(wàn)公里長(cháng)的碳納米管（地球同步軌道與地面距離3.6萬(wàn)公里）。據電巢了解，碳納米管的強度可達到鋼的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。

目前中國已經(jīng)實(shí)現了碳納米管技術(shù)的突破，制造上已沒(méi)問(wèn)題，但是，由于該材料的結構特殊性，其生產(chǎn)長(cháng)度仍停留在1米以?xún)?，要制?.6萬(wàn)公里長(cháng)，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)挑戰仍然非常巨大，并非一國之力可實(shí)現，科學(xué)家科恩表示他并不能預測何時(shí)能成為現實(shí)，單純從技術(shù)角度，可能需要二三十年，但若要全球各國政府和企業(yè)共同努力，這可能比建造技術(shù)本身的挑戰更大。

03

量子計算機：人類(lèi)的終極計算能力

除了太空電梯和行星發(fā)動(dòng)機外，貫穿整個(gè)電影、被猜測為控制全場(chǎng)的終極大boss——550W量子計算機（它自稱(chēng)為“MOSS”），讓觀(guān)眾印象極為深刻。

它擁有超強的算力，負責處理“流浪地球”計劃中及其復雜的數據運算、調度全球計算資源、實(shí)現“數字生命”等任務(wù)，還能自我迭代擁有自我意識。

經(jīng)過(guò)自我迭代，MOSS可與人類(lèi)交流自如

而我們能在現實(shí)中見(jiàn)到“MOSS”的那一天，或許并不遙遠。據一位國內量子計算領(lǐng)域知名學(xué)者表示，距離電影中所展示的應用走進(jìn)現實(shí)，可能只需要10年到15年左右的時(shí)間。

眾所周知，量子計算機早已是各國爭相搶占的賽道，中國近幾年來(lái)也開(kāi)始加速布局量子計算。

2018年，中科大潘建偉、朱曉波團隊實(shí)現了12個(gè)超導量子比特的糾纏，并在超導量子處理器上實(shí)現了快速求解線(xiàn)性方程組的量子算法。

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

同年12月，潘建偉團隊成功構建76個(gè)光子的量子計算原型機“九章”，主要用于數學(xué)求解，求解數學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒，而當時(shí)世界最快的超級計算機要用6億年，這一突破使中國成為全球第二個(gè)實(shí)現“量子優(yōu)越性”的國家。

2021年10月，超導量子計算機祖沖之二號面世，中國在“量子計算優(yōu)越性”上實(shí)現又一個(gè)里程碑式的成果。

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

該產(chǎn)線(xiàn)目前正在進(jìn)行最新量子計算機“悟空”的調試，預計今年面世

這條產(chǎn)線(xiàn)2022年1月投入運營(yíng)，在這一年的時(shí)間里，陸續導入24臺量子芯片生產(chǎn)相關(guān)的工藝設備，孵化出了3套自研的量子芯片專(zhuān)用設備，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)家郭國平表示，接下來(lái)的3-5年內，量子計算將發(fā)揮加速器價(jià)值，大幅降低計算時(shí)間和成本，在人類(lèi)實(shí)際生產(chǎn)生活中產(chǎn)生看得見(jiàn)的效益。

04

外骨骼機器人：穿上就變機甲戰士

在運貨、救援等場(chǎng)景中多次亮相的“外骨骼機器人”，來(lái)自中國企業(yè)傲鯊智能的贊助?，F實(shí)中，外骨骼機器人也已經(jīng)開(kāi)始實(shí)現商業(yè)化，在汽車(chē)、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“機甲戰士”

外骨骼機器人技術(shù)融合傳感、控制、信息、融合、移動(dòng)計算等于一體，在實(shí)際生活中，可運用在康復理療、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)行了火炬傳遞。這一技術(shù)將造福更多C端用戶(hù)，此前曾有行業(yè)媒體預計，2025年中國外骨骼機器人行業(yè)市場(chǎng)規模將達到105億元，期間年復合增長(cháng)率為98.5%。

總 結

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

劉慈欣也表示：“如果是30年前，《流浪地球2》是拍不成的，因為投資人會(huì )認為不可信，中國怎么會(huì )有宇宙飛船、太空電梯呢？但是現在就沒(méi)有這種感覺(jué)……中國的飛速發(fā)展、現代化進(jìn)程，深刻推動(dòng)著(zhù)電影工業(yè)的突破和跨越?！?/span>

不得不說(shuō)，中國近年來(lái)在科技領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步，為國內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制造。

參考資料：

中國核工業(yè)集團有限公司知乎回答:

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

環(huán)球網(wǎng)：《加拿大太空電梯專(zhuān)家：目前人類(lèi)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》成黑科技預告片？“大boss”早已現身》