今年春節檔期，話題度最高的自然要屬《流浪地球》了。除了全人類眾志成城的拯救行動，片中最激動人心的，就要屬那10000臺行星發動機了。
那么，假如未來的某一天，人類真的需要推動地球前往新的家園，我們該怎么造出這些高達11千米的龐然巨物、又該怎樣在其周圍建造一個個地下城呢？
今天，就讓我們將目光聚焦在建筑科技為首的一系列課題上，來看看推動地球逃離太陽系需要什么樣的建筑力量。


行星發動機
建筑科技滲透全生命周期的縮影
如果有一天地球必須踏上尋找新家之路，而重聚變技術也使得行星發動機成為現實?？梢钥隙ǖ氖牵瑩碛凶钬S富“超級工程”經驗的中國一定會在其中扮演重要的角色。

問題是這些大家伙到底該怎么建造，造在哪里？為了搞清楚這個問題，我們首先要搞懂行星發動機的“建筑設計概念”：
從電影的還原來看，行星發動機是巨大的圓臺形鋼結構建筑，點火口周圍有八根抬升通道連接底座，整體形狀類似車輪轂；
根據原著和影片介紹，行星發動機是高達11千米的龐然大物，并且還要提供150億噸的推力；
在小說和影片設定中，行星發動機的動力源是重元素聚變，涉及的元素將會是碳和硅，這也是絕大多數石塊的主要組成元素；
行星發動機在推離地球離開太陽系之前，還必須停止地球自轉，這會使得全球海面上升300米。
由以上四點可以得知，由于行星發動機的自重以及啟動后巨大的反作用力，行星發動機的工程選址必須是平坦、堅硬而穩定的地質結構；同時，考慮到未來海平面將會上升，發動機絕不能被腐蝕性強的海水浸沒。因而在初期的建設規劃時，必須選擇足夠高的堅固山地。如果山地上的平地面積不夠，還必須考慮削山、填土等先行工程來保障建設用地。

接著，由于建筑單體過于巨大、復雜，設計師們必須借助建筑信息模型技術（即“BIM”）在三維模型上先模擬建造行星發動機的全過程，由此為項目實施提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。這為建筑工程項目的相關參與方提供了巨大的便利。

其次，由于要在全球各地建造大量發動機項目，裝配式技術將成為項目團隊的必選方案——根據前述結構特點，可以將發動機拆分成臺座、通道、點火口三類模塊。各個模塊獨立建造，最后運往選址地進行組裝拼接。

需要注意的一點是，如此巨大的單體建筑必須在往后的2500年里持續提供動力，其維護也會是一個大麻煩。考慮到這個問題，所有的構件都必須同智能信息技術結合，通過在每個建材單體上附加獨一無二的識別碼并上傳至項目信息平臺，每當需要進行日常保養、故障維護、損壞更換時，工人們通過移動端便能夠輕松了解到具體信息。

最后，考慮到燃料運輸的成本，如果在規劃行星發動機的選址時，周邊有高山是最好的。如果沒有，那么發動機周邊地區的交通技術設施也必須大力發展，利于建造行星發動機的原材料和重型設備快速運入，鐵路與公路建設將會成為配套工程得到大發展。
BUG
當然，另一方面，行星發動機的設計也仍然存在至少在當下技術環境中無法實現的“絕對弊病”。有建筑施工領域的人士指出，目前全球建成的最高建筑哈利法塔極限也不過800多米，最大的鋼結構建筑北京新機場航站樓的用鋼量也只有5.2萬噸。

相比之下，作為超大乃至超巨型建筑的行星發動機，其單體建筑的結構強度在現有技術條件下無論如何都無法形成，再算上影片中足以蓋過巴黎鐵塔的抬升通道所面臨的跨度問題，想要在全球范圍內建造一萬臺這樣的發動機，建筑技術恐怕還需要一走過段漫長的“進化”之路。

還有一個地球科學需要注意，地殼是“浮在”液態地幔上的一層很薄的，強度最多相當于被壓縮過的灰塵，雞蛋殼都比她強。在這片破碎的灰塵上裝一萬多米的發動機將對脆弱的地球造成不可預估的破壞力。所以，這些運用在這1萬個“推進器”上的建材必須具備輕而耐重的特點。據此，航天使用的納米材料將會是不錯的選擇。

地表掘進隊
建材器械對抗惡劣環境
除去燃料的挖掘與運輸，影片中發動“引力彈弓”時木星的引力引發大量發動機故障停機，這些情況都需要工程人員前往地表開展相關工作。而在這個過程中，建筑科技又將提供怎么樣的助力？

在影片一開始主角兄妹開往濟寧時，出現了這樣一個鏡頭：一臺挖掘設備正在山上運作，其前端錘頭型的多組刀盤正在高速旋轉。前文已經提到，由于石頭是行星發動機的主要燃料，因而需要大量硬巖挖掘機來剖開山體獲取巖石。因而這種強力的設備正是未來開展工程的重要推手。

同時還可以看到，在這些山體上的運輸路徑是由高架橋組成的。換言之，當人類移居地下城之后，地上世界的建筑主體仍然采用鋼筋混凝土結構。

需要注意的一點是，當地球遠離太陽之后，地表開始變冷，氣候變得極端惡劣。暴雪、凍土以及板塊碰撞形成全新的地表突起將成為地面作業的三大難題。參考青藏鐵路的建設經驗，以橋代路、片石通風路基、通風管路基（主動降溫）、碎石和片石護坡、熱棒、保溫板、綜合防排水體系等建筑技術將得到全面推廣與升級。

同時，建筑材料也必須有進一步提升——至少可以確定的是，一定會比現在的鋼筋混凝土選取更合適的粗骨料，其抗凍性、延展性與強度也將得到長足發展。

除此之外，通往反應堆核心的路也是類似高架橋的建筑物，在點燃木星的沖擊波抵達地表時，被震塌的路面中也露出了一大截鋼筋。這證明在未來，鋼筋混凝土仍然具有極高的性價比，同時針對地表作業的需求，快速鋪路的工程機械也會應運而生，讓快速、大量鋪設高架橋變成現實。

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不過就現實情況來看，目前人類所能達到的建筑技術里，鋼筋混凝土樓房在不維護的情況下保質期都不會高于一百年。

在地表如此嚴酷的作業環境中仍然采用鋼筋混凝土結構的高架橋其建筑材料也必須有進一步提升——至少可以確定的是，影片中提示到人類開始抽簽入住地下城時，地上溫度已經達到零下35度，往后所使用的建筑材料一定需要防止低溫情況下的脆性破壞。

按照目前超低溫環境下所使用的解決方案，未來一定會比現在的鋼筋混凝土選取更合適的粗骨料，甚至于在其中加入諸如鎳一類的材料以加強其抗凍性、延展性與低溫下的強度和韌性。


地下城建設
城市規劃探索新世界之道路
影片中全球的“地下城”可容納35億人口，在現實中確實存在實現的可能。如果地球真的需要“流浪”太空，地面漸漸不適合人類生存，那么溫度合適且安全性高的地下城一定會在“流浪地球”計劃中扮演非常重要的角色。

而在“流浪”之前，必須先設計并建設完數目不小的地下城。此時，專注地下研究的“人防工程師”將會發揮巨大的作用。

地下城該如何規劃，有什么講究？或許有些難以置信，但有趣的是，地上城市的功能分區將完全不適用于地下，反而是完全顛倒過來。

為什么會這樣？首先，由于地下城不存在太陽這個天然的光源與熱源，因此農作物的生長與肉蛋奶的獲取都將變得十分困難，人類的衣食基礎也將因此受到巨大沖擊。為了保障生存必須，原本處于地上城市功能區最外圍的種植、畜牧區將成為地下城的核心，否則哪怕只吃蚯蚓也完全無法維持人類2500年的延續。

其次，從影片中可以看到，錢已經被信用點所取代，這也從側面證明至少在地下城建設發展的特定時期，物資還沒有充足到為商業發展提供基礎。并且由于前述的生存必需品變得稀缺、價值大幅提升，商業、金融業等地上城市的核心功能區已經失去了原本的價值，在地下城中甚至將被徹底排除出去。

在這個基礎上，隨著科技進步，深層挖掘技術和裝備的逐步完善，淺層地下空間開發完善，深層挖掘已經不是難題，假設深層挖掘到達影片中的程度，地下城的一種規劃方案是“反向摩天樓”。即建筑底座仍然依附于地表，但是建筑深度向地心延伸。而在開發深層化的同時，各空間分化趨勢越來越強，各個功能區間相互干擾，此時按功能分區就成為了必然。

根據電影截圖的詳細介紹，在影片中的地下城的構造包括10個生活區，從G01到G10，由內環到外環分別是:核心區（對應正上方的發動機，使光和熱直接產生作用）的農作物種植基地與蚯蚓養殖基地；一環的地下水資源配合中心、污水處理廠、地下熱能轉化廠、行星發動機組技術應用與維護中心以及地下城建設發展管理處；二環的生活區、應急管理部、G05運載車修理廠以及空氣供給與循環基站，此外，電影中的地下城內還有電梯17部，其中投入11部，未投入6部以及部分其他設施組成。這樣的構造也完美地映證了上述地下城分區規劃的道理。

未來，隨著地面上各類設施移入地下，地下世界變得越來越豐富。各種功能區在空間上相互聯系，有機協調發展。因此，“多樣化開發”將成為“地下綜合體”發展的大趨勢之一。另一方面，可以預見到，隨著科技進步，大量先進技術也將運用到“地下城”中。信息化、數字化將會是未來“地下城”的發展方向。

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不過，先不提往后地下鉆探技術可以發展到什么程度，往地心鉆探的過程一定會因為逐漸接近地心而越來越熱。至少得讓地下城首先抵擋住高溫甚至于巖漿的侵襲，這之后才能夠開始對如何保障人們在地下的生活進行城市規劃。

來源：建筑時報