怎么把月亮射下來？

對月亮這顆圍繞地球運動的天體， 地球人的感情是復雜的。想當年嫦娥奔月，活脫脫將射日的后羿變成單身狗。以至于每當讀到李白的“欲斫月中桂，持為寒者薪”時，總覺得這一舉動格外意味深長。腦海中不由得浮現出這樣一個場面：大詩人白衣飄飄砍著桂樹，口中大喊“還我地球漂亮妹子！還我地球漂亮妹子！”

科學發展至今，人類所能做的似乎已經超越了浪漫派大詩人的狂想。對月亮新的一輪“報復行動”正在展開。

劉洋，物理學博士、科幻作家。2012年開始寫作科幻小說，至今已在各類雜志和網絡平臺發表小說三十余萬字。代表作有《單孔衍射》《勾股2.013》等，已出版短篇科幻小說集《完美末日》。

堯時十日并出，草木焦枯，堯命羿射十日，中其九日，日中九烏皆死，墮其羽翼，故留其一日也。

這是記載于《楚辭章句·天問》中的文字，說的是大家耳熟能詳的后羿射日之事。今天我們知道，太陽本來就只有一個，它是我們這個星系唯一的恒星。具有多個恒星的星系當然是有的，比如雙星系統（或者“三體星系”）。但是，一個星系有十個恒星則是不可想象的，即便有，這樣的星系里也很難形成讓行星穩定運行的軌道。至于射日，就更不可能了——太陽是一個氣態星球，就算你射中它，又能怎樣？所以，這個神話傳說肯定是來自上古人類的虛構，從科學的角度來看，完全不具有存在的可能。

但是，如果我們把射日換成射月，那又如何呢？雖然聽上去仍然有如天方夜譚，但至少比射日靠譜多了——首先，月亮是一個固態星球；其次，它環繞地球運動。從理論上來看，假如我們向月球射出一支動能足夠大的箭，降低它的環繞速度，是可以把月球射下來的。

好了，下面我們來仔細研究一下射月的具體步驟。

假如在月球環繞方向的正前方，迎面射它一箭，根據動量守恒定律，月亮的速度肯定會降低。當月亮的速度顯著下降時，它圍繞地球的軌道就會發生變化，從一個近似圓形的軌道，逐漸變成一個橢圓軌道。速度降低得越多，這個橢圓軌道的偏心率就越大，月亮在近地點距離地球的距離就越小。一種極端的情況是，如果月亮的環繞速度被箭射中后降為零，那月亮就會在萬有引力的作用下徑直朝著地球落下來。當然，我們不需要月亮的速度減小到零，我們只需要它變軌之后，離地球的最近距離小于一萬公里即可——這是地月之間的洛希極限①。只要月球與地球的距離小于這個值，月球就會在地球的引力潮汐下解體，這就算完成我們射月的任務了吧！整個過程如下圖所示：

月球繞地的速度約為1千米/秒，如果要造成剛才所說的情況，月球速度需要減小到226米/秒（計算過程從略，有興趣的讀者可以自行驗算一下）。月球的質量約為7350億億噸，要讓如此的一個龐然大物減速近四分之三，我們需要的“箭”必然也是巨大的。大致來說，這個箭的質量至少要達到和月球相當的程度。需要注意的是，箭一旦射出，就只能在地球和月球的萬有引力作用下運動，沒有主動變軌的能力。在這種情況下，想要這個箭與月球正面碰撞，其發射方案只有一個，如下圖所示：

這種方案需要的發射速度為11020米/秒，略小于地球的第二宇宙速度。它與月球相撞的瞬間，正好位于其橢圓軌道的遠地點附近，那個時候它的速度非常小，大概只有170米/秒。所以，為了讓月球速度降到需要的程度，這支箭本身的質量需要達到月球的兩倍之多（約14365億億噸）！

下面，我們來說一說“弓”的問題。我們準備采用高彈性聚乙烯纖維作為弓的材料，這種材料比重小、剛性好、強度高，是一種先進的航空航天材料。為了把14365億億噸重的箭加速到11020米/秒，我們需要巨大的弓。先做一個估算：假設弓的直徑為10公里，長度為1000公里，或者說，弦的一側固定在北京，另一側固定在南京。射箭的時候，弦的中部拉開的距離為300公里（注意：我們姑且不考慮如何制作的問題）。在這種情況下，弓箭中蓄積的彈性勢能大約為1022焦耳，能把約1650億噸的物體加速到11020米/秒。可是這與我們需要的性能仍然相差甚遠。

最終的方案是這樣的：把弓加長到3000公里，也就是說一端在北京，另一端在海口，同時把弓的直徑增加到100公里，拉弦距離為1000公里。現在，這把弓的性能雖然大幅提升，可仍是不敷使用。我們接下來將采取串聯的方法，最終把箭射出去。我們制作出1000000柄這樣的弓，沿途整齊排放，然后將箭搭在所有弓的弦上，同時拉開所有的弓弦，然后再同時放手。我們的箭需要設計得相當長，而且上面帶有1000000個倒鉤，以便和每一支弦相搭扣。這樣，如果一切順利的話，所有弓中蓄積的能量，便都可以轉化為箭的動能了。

想想吧，這是一幅多么壯觀的場面：在綿延5000公里的地面上，每隔5米便放置著一把巨大的弓。這些弓表面光滑，烏黑透亮，像一堵堵聳入云天的高墻，巍峨地站立在大地上。與密集排放的龐大弓柄相比，它們之間狹小的空隙則顯得微不足道。無數忙碌的工作人員和工程機械便在這些狹小的間隙中往來穿梭。如果在飛機上向下望去，你將看到一片無邊無際的黑色平原。這個平原的兩側微微翹起，這是為了抵消地球表面的弧度，讓所有的弓都放置于同一平面。在黑色的平原正中，是一支泛著金屬光澤的巨箭。箭長100000公里，半徑1000公里，重約15000億億噸。這箭是如此之長，除了中間部分位于地面，其兩端已經完全沖出了大氣層，進入了近地宇宙空間之中。在巨箭的陰影下，大片的土地常年不見天日——這還不算什么，更嚴重的是連重力也被改變了。在箭體與地球的狹小夾角中，我們一路向著深處進發，頭頂的箭身離我們越來越近，而我們所受到的重力也越來越小。在一個臨界點上，地球對我們的引力與巨箭的引力相等，我們只能飄蕩在空中，像宇航員一樣經過這個區域。之后，重力反向，我們開始能夠站立在巨箭上前行，而頭頂上的天空則變成了地球的龐大投影。

為了利用地球的自轉速度，這支箭將沿著地球自轉方向射出，就像凡爾納的小說《從地球到月球》中的炮彈那樣。這樣做帶來的后果是，箭一旦射出，地球的自轉將受到嚴重影響。大致估計一下你就會發現，箭射出后，地球因為受其反作用力影響，自轉方向將會反向！也就是說，太陽真的開始從西邊升起了。同時，自轉速度變為現在的9/16，換句話說，一天大概變成了43個小時。

多么可怕的景象！你說，到時候我們可怎么倒時差？放心，這種擔憂是完全不必要的。因為在箭射出的一剎那，巨大的反向加速度會將地球那一層薄薄的地殼完全摧毀，所有的城市和人類文明的痕跡都將瞬間化為云煙——所以，倒也沒什么可擔心的。

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① 當天體與其環繞天體的距離接近到某個程度時，天體對其環繞天體的潮汐引力會使其碎裂分散。這個使衛星解體的極限距離值是由法國天文學家洛希首先求得，因此稱為“洛希極限”。