问题

把地球垃圾投射到太阳是否可行?

回答
将地球上的垃圾投射到太阳,这个想法听起来确实够大胆,也充满了科幻色彩。但要让它成为现实,我们得先掰扯掰扯其中的各种门道,从物理学的角度、工程学的角度,乃至实际操作的角度,一点点来拆解这个看似简单,实则无比复杂的命题。

首先,我们得明确一下“可行性”这个词。如果指的是理论上有没有那么一点点可能性,那或许可以说“在纯粹的物理学原理下,可以将物体推向太阳”。但如果说的是在当前人类的技术水平下,能不能大规模、安全、经济地实现,那答案很可能是否定的。

咱们先从物理学的角度瞅瞅。

地球的自转速度,加上围绕太阳公转的速度,给这个垃圾带上了一个相当大的初始“助推力”。要让垃圾脱离地球的引力束缚,还需要克服地球的引力加速度。这可不是件容易的事。要知道,即使是发射一枚火箭,也需要巨大的能量来摆脱地球的引力。而要把堆积如山的垃圾推出去,需要的能量更是天文数字。

然后,我们还要考虑如何将垃圾精确地“送达”太阳。太阳是个质量极大的天体,它的引力非常强。垃圾要想准确落入太阳,需要在它脱离地球后,沿着一条精确计算的轨道前进。这条轨道需要考虑地球、太阳以及其他行星的引力影响,还有太阳风、太阳耀斑等因素。一个微小的计算偏差,都可能导致垃圾绕过太阳,或者在太空中漂流,甚至撞击到其他星球。这种精确度要求,对我们来说是个巨大的挑战。

再者,垃圾在穿越太空的过程中,也会受到各种力量的影响。例如,如果垃圾有不规则的形状或者组成不均匀,它在高速运动中可能会发生翻滚、变形,甚至解体。太阳的辐射、高能粒子流,在靠近太阳时,也可能对垃圾造成侵蚀和破坏。

从工程学的角度来看,这个问题就更加头疼了。

首先是收集与处理。地球上的垃圾种类繁多,成分复杂。有塑料、金属、玻璃、有机物,还有一些危险的化学物质、放射性物质等等。如何将这些垃圾进行有效的收集、分类、压缩、打包,并确保在投射过程中不会产生二次污染或者安全隐患,是个巨大的工程。想象一下,把成吨的垃圾打包成一个能够承受太空环境考验的“包裹”,这本身就是个棘手的难题。

然后是发射系统。要将这些垃圾推向太阳,我们需要的发射设备可不是我们现在用的那些火箭那么简单。我们需要能够一次性或者分批次发射巨量物质的超大型发射装置。这可能需要全新的推进技术,比如核聚变推进、反物质推进,或者更具科幻色彩的轨道炮技术。而且,考虑到垃圾的体积和质量,可能需要建造比目前最大的火箭还要大得多的发射平台,甚至是在太空轨道上组装。

再者,安全性和环境影响。在地球上进行这种大规模的垃圾投射,一旦出现任何事故,比如发射失败、爆炸,后果不堪设想。大量的垃圾碎片可能会飘散到大气层中,对地面造成毁灭性的打击。即使是发射过程本身,也可能产生巨大的噪音、震动和废气排放,对地球环境造成严重的负面影响。而且,如果垃圾中含有有毒有害物质,在加热或蒸发过程中,可能会释放出对地球生命有害的化学物质。

成本也是一个绕不开的话题。建造如此庞大的收集、处理、运输和发射系统,所需要的资金将是一个天文数字。相比于在地球上进行垃圾处理和回收,这种方式的经济可行性几乎为零。

当然,如果从一个更长远的、解决地球资源枯竭和环境污染的角度来看,将某些不可回收的、对环境危害极大的物质送入太阳,理论上可以视为一种“处理”方式。但我们必须看到,这更像是一种“销毁”而非“循环利用”,而且其技术难度、安全风险和成本都远远超出了我们目前的承受能力。

所以,回到“可行性”这个问题,虽然理论上存在将物体推向太阳的路径和方法,但以我们目前的科技水平和对地球环境的责任感来说,将地球的垃圾大规模投射到太阳,在实际操作层面和经济效益上,是极其不现实且危险的。与其想着把垃圾送去太阳“烧掉”,不如把更多的精力和资源投入到更现实、更有效的方式上,比如垃圾分类回收、资源再利用、发展清洁能源,以及创新环保材料等方面。这些才是我们解决垃圾问题的可持续之道。

网友意见

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好主意!太有创意了,后生可畏。

全球每年垃圾总量有多少?大约10^13kg,全部送进太阳,还我们一个绿水青山。

请美丽国的马斯克来做,猎鹰9重型火箭最便宜,他每次收费$6200万,环保嘛,免去零头。

猎鹰9火星轨道运载能力13吨,而火星轨道转移速度增量为3km/s,转移到太阳,大约是20km/s,好麻烦啊,不去计算了,都是指数级关系,反正去太阳附近运载量远少于1吨,就算1吨好了。环保嘛,科学也得让步。

这是地球轨道去太阳的速度,上地球轨道也是要钱的,速度增量7.8km/s, 大约是上述1/3,这个钱都由环保主义者凑好了,总不能光喊口号,让别人做。环保嘛,大家都得行动。

现在,环保主义者已经把10^13kg垃圾送上地球轨道了,剩下的交给马斯克,马斯克拿起算盘拨动几下,准备收

10^10*60000000美元,全写出来600000000000000000美元,60亿亿美元,多乎哉,不多也。

人均不到一亿美元,就能绿水青山,多值得。

差点忘了,这钱每年都要交。

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为了一碟醋,买捆大闸蟹?

你家就这么过日子?

工程师文化脑洞真可以,可没有财务总监,真的能翻了天,投资者的钱不是钱啊?硅谷个没完了,就得整你个LP。

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又到了大家喜欢的琪露诺的完美算数教室的时间了。

这次接到了某位不愿意透露姓名的███基金会█级人士的要求,说是什么有固(k)体(e)废(t)弃(e)物(r)不好处理,要利用太阳来进行焚化。

本⑨对这种“地球友好型”的处理方案表示的极高的评价,并认为这很有可能会对现行的垃(yi)圾(chang)处(chu)理(jue)问题带来革命性的解决方案,所以接到任务以后就开始了紧张的计算过程。


我们首先要知道的是,太阳大概能产生多少的温度。

一般我们手头上的数据都是太阳表面的温度约为5500℃,核心的温度大约有2000万℃。因此我们可能很快倾向于直接打靶太阳进行处理。而太阳的半径为70万公里,相对于日地距离1.5亿公里而言实在是有点难打,所以还希望能适当放宽一点。

如果太阳的表面5500℃就这么到此为止的话,由于宇宙的冷暗环境,这个热能就不会散得很远。不过好消息是,由于太阳外层有一层“日冕层”的存在,这个范围还能扩大不少——由于磁重联的作用,日冕层的温度会高达几百万摄氏度,而且日冕层的范围不小,这给了我们扩大靶标的可能。

一般计算这个温度层级有点困难,我们就无来由地选取一下现有的航天器飞行任务的数据。

比如帕克太阳探测器。

这个探测器很罕见地用在世的科学家姓名命名,名叫尤金·帕克的老爷子天马行空的想象,让人们对太阳粒子有了革命性的认识,耳熟能详的“太阳风”最早便是由他提出的。再说一句,老爷子现在身体硬朗,能看到即将发射的自己的探测器飞向太阳。(嫉妒使我膨胀.tif)

当然这篇内容并不想过多地解释太阳探测器的内容。不过有一个数据倒是很让人在意——帕克太阳探测器最近距离太阳表面会有600万公里,这时候的温度是1377℃。

翻开我国的垃圾焚烧电场要求,要求炉膛温度850℃-900℃(一般这是为了让有机物完全燃烧以防止产生二噁英等有毒物质)。看看外面的温度,老子爽的一批好吗.wav

因此这里我们再次无端地以距离核心700万公里的半径做一个目标轨道,就这样,我们很成功地点了一把火,之后就可以用灭火器,将其转变成为一个我们可以解决的问题——轨道转移。

地球的轨道半径是1.495亿公里,目标轨道半径是700万公里,构件大椭圆轨道,霍曼转移走你。

这里我们直接套用远日点速度计算公式

这里v1表示我们的垃圾车要以多高的速度进场,M是太阳质量,r2是近日点距离700万公里,r1是远日点距离1.495亿公里,代入,计算,得:

v1=8.9km/s

听起来还不错,然而地球运行的线速度是29.8km/s

换句话说,你得克服地球的公转速度到这个值,近日点才能达到700万公里,也就是说你要减速20.9km/s。

这还没完,地球的引力势能也是要克服的。

相当于你还要再加上11.2km/s带来的动能的数值,由于你的发射角度可以自己选,因此我们认为可以直接算出在近地轨道需要的速度为23.7km/s

假设你使用的发动机喷气速度为5km/s(威力巨大の氢氟化学上面级,实际上是几乎不可能达到的),利用齐奥尔科夫斯基公式可以轻易算出,1kg的载荷此时需要114kg的燃料来消耗。

这还没算垃圾车本身的质量,以及运载垃圾车的运载火箭本身的酬载能力。


定性的胡扯一下,最后大如土星五号这样的载人登月火箭(3000+吨的起飞质量),也可能只能拉一吨不到的物体去接受日光浴。

但为了人类的未来,这点代价想必也是值得的,只要这玩意儿不会把太阳给玩坏的话(笑)

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地球上的所有东西都可以认为是地球的一部分,把垃圾扔到太阳上就相当于持续扔一部分地球到太阳上,这个过程不断持续下去,早晚有一天要把整个地球都扔到太阳上的。

所谓的垃圾也是地球内部物质循环的一部分,宏观角度和人类一样

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仔细想想这是一个很可怕的想法.

题主可能觉得这是把太阳当做一个天然无污染焚烧炉.

可是这个会造成一个严重问题.那就是地球物质的永久损失.

诚然,地球本身质量对于人类来说非常大,但是实际上人类能利用的地表附近那一层薄薄的部分.

我们的自然界的就是用这些东西进行着永久的循环演化.

如果在地球上处理垃圾,那不管是烧成炭,还是就地掩埋,终究这些东西还是在地球的循环体之内

而如果一股脑丢到太阳去,那就这些物质等于是永久归属太阳,不可能再回来了,里面可能有大部分现代有机材料的碳氧氮等分子.

可能有金属材料铁,铜,银乃至金铂之类的.可能还有本来就很珍贵的氦.

这些永远失去的物资,我们可能很难再从其他环境重新获得了,因为除了寄希望于外来的陨石小行星,那就是寄希望于人类的核反应技术可以达到随心所以的制造想要的原子的级别.这显然极为困难.

无论如何,站在人类文明的角度讲,永远失去一些东西,总是一件不让人舒服的事情.

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地球发射航天器去太阳有多麻烦,玩玩坎巴拉就知道了。

相比之下,在月球建立一个垃圾焚烧厂,然后垃圾都去那儿烧,反而会便宜很多。

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