今年春节档期，话题度最高的自然要属《流浪地球》了。除了全人类众志成城的拯救行动，片中最激动人心的，就要属那10000台行星发动机了。
那么，假如未来的某一天，人类真的需要推动地球前往新的家园，我们该怎么造出这些高达11千米的庞然巨物、又该怎样在其周围建造一个个地下城呢？
今天，就让我们将目光聚焦在建筑科技为首的一系列课题上，来看看推动地球逃离太阳系需要什么样的建筑力量。


行星发动机
建筑科技渗透全生命周期的缩影
如果有一天地球必须踏上寻找新家之路，而重聚变技术也使得行星发动机成为现实。可以肯定的是，拥有最丰富“超级工程”经验的中国一定会在其中扮演重要的角色。

问题是这些大家伙到底该怎么建造，造在哪里？为了搞清楚这个问题，我们首先要搞懂行星发动机的“建筑设计概念”：
从电影的还原来看，行星发动机是巨大的圆台形钢结构建筑，点火口周围有八根抬升通道连接底座，整体形状类似车轮毂；
根据原著和影片介绍，行星发动机是高达11千米的庞然大物，并且还要提供150亿吨的推力；
在小说和影片设定中，行星发动机的动力源是重元素聚变，涉及的元素将会是碳和硅，这也是绝大多数石块的主要组成元素；
行星发动机在推离地球离开太阳系之前，还必须停止地球自转，这会使得全球海面上升300米。
由以上四点可以得知，由于行星发动机的自重以及启动后巨大的反作用力，行星发动机的工程选址必须是平坦、坚硬而稳定的地质结构；同时，考虑到未来海平面将会上升，发动机绝不能被腐蚀性强的海水浸没。因而在初期的建设规划时，必须选择足够高的坚固山地。如果山地上的平地面积不够，还必须考虑削山、填土等先行工程来保障建设用地。

接着，由于建筑单体过于巨大、复杂，设计师们必须借助建筑信息模型技术（即“BIM”）在三维模型上先模拟建造行星发动机的全过程，由此为项目实施提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。这为建筑工程项目的相关参与方提供了巨大的便利。

其次，由于要在全球各地建造大量发动机项目，装配式技术将成为项目团队的必选方案——根据前述结构特点，可以将发动机拆分成台座、通道、点火口三类模块。各个模块独立建造，最后运往选址地进行组装拼接。

需要注意的一点是，如此巨大的单体建筑必须在往后的2500年里持续提供动力，其维护也会是一个大麻烦。考虑到这个问题，所有的构件都必须同智能信息技术结合，通过在每个建材单体上附加独一无二的识别码并上传至项目信息平台，每当需要进行日常保养、故障维护、损坏更换时，工人们通过移动端便能够轻松了解到具体信息。

最后，考虑到燃料运输的成本，如果在规划行星发动机的选址时，周边有高山是最好的。如果没有，那么发动机周边地区的交通技术设施也必须大力发展，利于建造行星发动机的原材料和重型设备快速运入，铁路与公路建设将会成为配套工程得到大发展。
BUG
当然，另一方面，行星发动机的设计也仍然存在至少在当下技术环境中无法实现的“绝对弊病”。有建筑施工领域的人士指出，目前全球建成的最高建筑哈利法塔极限也不过800多米，最大的钢结构建筑北京新机场航站楼的用钢量也只有5.2万吨。

相比之下，作为超大乃至超巨型建筑的行星发动机，其单体建筑的结构强度在现有技术条件下无论如何都无法形成，再算上影片中足以盖过巴黎铁塔的抬升通道所面临的跨度问题，想要在全球范围内建造一万台这样的发动机，建筑技术恐怕还需要一走过段漫长的“进化”之路。

还有一个地球科学需要注意，地壳是“浮在”液态地幔上的一层很薄的，强度最多相当于被压缩过的灰尘，鸡蛋壳都比她强。在这片破碎的灰尘上装一万多米的发动机将对脆弱的地球造成不可预估的破坏力。所以，这些运用在这1万个“推进器”上的建材必须具备轻而耐重的特点。据此，航天使用的纳米材料将会是不错的选择。

地表掘进队
建材器械对抗恶劣环境
除去燃料的挖掘与运输，影片中发动“引力弹弓”时木星的引力引发大量发动机故障停机，这些情况都需要工程人员前往地表开展相关工作。而在这个过程中，建筑科技又将提供怎么样的助力？

在影片一开始主角兄妹开往济宁时，出现了这样一个镜头：一台挖掘设备正在山上运作，其前端锤头型的多组刀盘正在高速旋转。前文已经提到，由于石头是行星发动机的主要燃料，因而需要大量硬岩挖掘机来剖开山体获取岩石。因而这种强力的设备正是未来开展工程的重要推手。

同时还可以看到，在这些山体上的运输路径是由高架桥组成的。换言之，当人类移居地下城之后，地上世界的建筑主体仍然采用钢筋混凝土结构。

需要注意的一点是，当地球远离太阳之后，地表开始变冷，气候变得极端恶劣。暴雪、冻土以及板块碰撞形成全新的地表突起将成为地面作业的三大难题。参考青藏铁路的建设经验，以桥代路、片石通风路基、通风管路基（主动降温）、碎石和片石护坡、热棒、保温板、综合防排水体系等建筑技术将得到全面推广与升级。

同时，建筑材料也必须有进一步提升——至少可以确定的是，一定会比现在的钢筋混凝土选取更合适的粗骨料，其抗冻性、延展性与强度也将得到长足发展。

除此之外，通往反应堆核心的路也是类似高架桥的建筑物，在点燃木星的冲击波抵达地表时，被震塌的路面中也露出了一大截钢筋。这证明在未来，钢筋混凝土仍然具有极高的性价比，同时针对地表作业的需求，快速铺路的工程机械也会应运而生，让快速、大量铺设高架桥变成现实。

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不过就现实情况来看，目前人类所能达到的建筑技术里，钢筋混凝土楼房在不维护的情况下保质期都不会高于一百年。

在地表如此严酷的作业环境中仍然采用钢筋混凝土结构的高架桥其建筑材料也必须有进一步提升——至少可以确定的是，影片中提示到人类开始抽签入住地下城时，地上温度已经达到零下35度，往后所使用的建筑材料一定需要防止低温情况下的脆性破坏。

按照目前超低温环境下所使用的解决方案，未来一定会比现在的钢筋混凝土选取更合适的粗骨料，甚至于在其中加入诸如镍一类的材料以加强其抗冻性、延展性与低温下的强度和韧性。


地下城建设
城市规划探索新世界之道路
影片中全球的“地下城”可容纳35亿人口，在现实中确实存在实现的可能。如果地球真的需要“流浪”太空，地面渐渐不适合人类生存，那么温度合适且安全性高的地下城一定会在“流浪地球”计划中扮演非常重要的角色。

而在“流浪”之前，必须先设计并建设完数目不小的地下城。此时，专注地下研究的“人防工程师”将会发挥巨大的作用。

地下城该如何规划，有什么讲究？或许有些难以置信，但有趣的是，地上城市的功能分区将完全不适用于地下，反而是完全颠倒过来。

为什么会这样？首先，由于地下城不存在太阳这个天然的光源与热源，因此农作物的生长与肉蛋奶的获取都将变得十分困难，人类的衣食基础也将因此受到巨大冲击。为了保障生存必须，原本处于地上城市功能区最外围的种植、畜牧区将成为地下城的核心，否则哪怕只吃蚯蚓也完全无法维持人类2500年的延续。

其次，从影片中可以看到，钱已经被信用点所取代，这也从侧面证明至少在地下城建设发展的特定时期，物资还没有充足到为商业发展提供基础。并且由于前述的生存必需品变得稀缺、价值大幅提升，商业、金融业等地上城市的核心功能区已经失去了原本的价值，在地下城中甚至将被彻底排除出去。

在这个基础上，随着科技进步，深层挖掘技术和装备的逐步完善，浅层地下空间开发完善，深层挖掘已经不是难题，假设深层挖掘到达影片中的程度，地下城的一种规划方案是“反向摩天楼”。即建筑底座仍然依附于地表，但是建筑深度向地心延伸。而在开发深层化的同时，各空间分化趋势越来越强，各个功能区间相互干扰，此时按功能分区就成为了必然。

根据电影截图的详细介绍，在影片中的地下城的构造包括10个生活区，从G01到G10，由内环到外环分别是:核心区（对应正上方的发动机，使光和热直接产生作用）的农作物种植基地与蚯蚓养殖基地；一环的地下水资源配合中心、污水处理厂、地下热能转化厂、行星发动机组技术应用与维护中心以及地下城建设发展管理处；二环的生活区、应急管理部、G05运载车修理厂以及空气供给与循环基站，此外，电影中的地下城内还有电梯17部，其中投入11部，未投入6部以及部分其他设施组成。这样的构造也完美地映证了上述地下城分区规划的道理。

未来，随着地面上各类设施移入地下，地下世界变得越来越丰富。各种功能区在空间上相互联系，有机协调发展。因此，“多样化开发”将成为“地下综合体”发展的大趋势之一。另一方面，可以预见到，随着科技进步，大量先进技术也将运用到“地下城”中。信息化、数字化将会是未来“地下城”的发展方向。

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不过，先不提往后地下钻探技术可以发展到什么程度，往地心钻探的过程一定会因为逐渐接近地心而越来越热。至少得让地下城首先抵挡住高温甚至于岩浆的侵袭，这之后才能够开始对如何保障人们在地下的生活进行城市规划。

来源：建筑时报