核废料争议不断,为什么地球人不直接把它装进火箭“丢到太阳”?

世界核能协会2020年更新信息指出,全球10%以上电力来自核能,且在低碳能源中使用量第二大。核能虽然能有效在电力消耗越发庞大的时代,提供稳定的能源出口,但随之而来的核废料处理问题也让人头疼。

在反核游行与干净能源的呼声高涨之下,有个关于核废料的“脑洞假说”出现了:为什么不把核废料装在太空船里面丢到太阳,一个充满核辐射的地方就好了?

答:就算不谈执行成本多么高昂,人类做不到的理由还是有两个。

火箭一爆炸,人类将活在核废料尘埃中

首先,把核废料装在火箭是就是一个危险行为。稍微了解航天的人就会知道,火箭发射成功率不是100%,火箭很可能飞到一半出错或自我引爆。我们拿SpaceX的猎鹰7号为例,从2010至2017年,马斯克一共试射34次,失败次数2次,成功率约94%。

94%的成功率看似优异,但人类若因此开始将装满核废料的火箭发射至外太空,那就太小瞧失败的后果了。火箭在100次发射中失败6次,也代表有相当6个火箭乘载量的核废料会四散在外太空、地球大气层,甚至地表。对核能需求每年增长2.3%的人类社会来说,这并非处理核废料一个长远之计。

你还需要每秒30公里的火力支持

如果假设火箭发射成功率已达100%,计划就能实现了吗?答案还是不行,理由在于火箭从地球飞到太阳过于困难。

太阳拥有巨大引力,但因地球绕着太阳以每秒30公里的速度公转,所以不会落得坠入太阳的惨况。人类要把核废料送到太阳必须让火箭脱离公转速度,然后以静止、不受左右受力的方式直落入太阳。也就是说,火箭得以每秒30公里的速度往地球公转的“反方向”前进,并且设法在落入太阳前,不受左右力量推挤;不然核废料的前进方向会产生位移,导致火箭开始绕着太阳,始终无法落入表面。

“你得知道,要火箭撞到太阳比要火箭脱离太阳系来得更费力。”Minute Physics视频中解释道,火箭飞离太阳系只需用每秒11公里的速度就能做到,不到抵抗轨道速率火力的一半。

离太阳越近,轨道速率越快

除此之外,挑战还没有结束。视频中指出,当火箭越接近太阳,随着轨道圈变小,轨道速率也将增速。举例来说,地球的轨道速率为每秒30公里,而距离地球约2亿公里的水星(离太阳较近)的轨道速率就达每秒48公里,反之,离太阳远的木星的轨道速率仅每秒13公里。数字不只代表着火力需求的挑战,距离太阳越近,脱离轨道速度的力量越大,更揭示要把核废料扔进太阳是多么不容易的一件事。

或许就像网友所说的,人类要把地球核废料丢到太阳只需要耐心,“等太阳变成红巨星然后吞噬掉地球的那一刻,我们就做到了!”

参考资料

《Astronomy》、《World Nuclear Association》