通信人眼里的《流浪地球》

  

最近，国产科幻电影「流浪地球」在各大院线火热上映。根据票房情况来看，口碑爆棚，好评如潮。

 

 

作为一名技术控工程师、伪科幻爱好者，小枣君当然不愿错过这部号称“中国科幻电影里程碑”的佳作，于是，赶紧跑去电影院一睹为快。

 

不得不说，这部电影确实不错，远远超出了我的预期。影片场面非常宏大，效果震撼，构思新颖，细节处理也很用心。看得出来，投资方砸了不少钱，主创团队也付出了极大的努力，是一部走心的作品。

 

电影里的故事，发生在2058年左右。

 

在那个时候，太阳急速衰老膨胀（小说原著里是“氦闪”），地球也将被太阳吞噬。所以，人类在地球上安装了1万多个推进器（重核离子发动机），将地球推离太阳系，开始2500年的旅程，前往4.2光年外的新家园（半人马α星系）。

 

 

在这个过程中，地球途经木星的时候，被木星巨大的引力吸引，即将被撕碎。于是，人类众志成城，展开救援行动。主角们挺身而出，历经千险，最终成功挽救了全人类的命运。

 

具体的电影情节和人物之类的，我就不多剧透啦。建议大家去影院捧个场，只看场面效果，就已经值回票价了。

 

 

作为一名通信汪，小枣君今天这篇文章想说的，是这部科幻电影里面的“通信知识”。

 

具体来说，就是在影片当时的环境背景和技术条件下，人物角色之间，究竟是如何实现通信的。影片中的通信场景，又能给我们通信人哪些启示。

 

 

 

我们顺着电影的剧情场景，一个个来看吧。

 

首先是地下城场景。

 

因为地球停止公转和自转，引发海啸，所以导致海平面上升了几百米。又因为温度骤降，变成了冰河。人类无法在这样的环境下生存，只能被迫通过抽签，转移到地下5000米的地下城生活。

 

位于推进发动机下面的地下城

 

在这段剧情里，通信相关的画面出现得不多，几乎没有。其实，地下城这种情况下，人类进行通信也并没有什么难度，估计和我们现在的通信方式没有很大不同。

 

一个较为封闭、狭窄的地下空间，大型的宏基站基本上是没什么用处了。小枣君估计，基本上都是采用的室内微基站的方式部署，这些基站天线应该隐藏在天花板或其它隐蔽的角落里。

 

 

电影的时间设定距今大约50多年。掐指一算，现在是5G，那个时候估计都10几G了吧。带宽应该会很高，速率应该也会很快，不知道有没有达到万兆每秒。可惜，影片中没有看到由高带宽带来的具体未来应用。电影里面的人们，还是在玩“老玩意”。貌似也没有看到有人使用手机之类的东西。

 

影片中的“老玩意”——魂斗罗

 

剧情很快发展到了地面，也就是地表。

 

这个时候，对通信的挑战，算是真的来了。

 

此时的地球表面，温度是零下84℃，极度严寒，空气湿度很低，环境极为恶劣。

 

 

我们目前的基站天线，就算是专门用于室外的宏基站天线，工作温度基本是在零下40℃~零上70℃。显然，无法适应那时的要求。

 

高寒地区的基站

 

相信随着时代的发展，科技的进步，材料工艺会有所突破，应该能制造出满足要求的天线。

 

不过，不知道大家注意到没有，整部电影里，竟然没有看到过基站！（也许是我漏看了，欢迎大家帮忙找找）

 

难道说，那个时代，因为地表的恶劣环境，已经彻底无法使用传统移动通信手段了？已经无法使用基站这样的蜂窝通信设备了？

 

冰封城市

 

细细想想，还真有这个可能。地面已经变成荒漠冰原，不适合人类居住。像如今这样的地面无缝覆盖，其实意义已经不大。

 

况且，即使天线能够支持，BBU设备部分，还有承载网部分，这些机柜机架，很难正常使用。光缆的布设和维护，设备的供电，也会存在很多问题。

 

基站不仅只有天线，还有很多设备

 

小枣君估计，除了地球推进发动机所在的区域，其它区域都不太可能有移动通信基站。

 

推进发动机所在区域，还有周边的矿区，人员有密集活动，如果架设一定数量的基站和天线，还是可以方便工作人员进行通信的。

 

运输车

 

大家在电影里看到的大量的运输车，包括电影主角所驾驶的运输车，应该都配有车载通信装置，方便车内人员与外界进行联系。

 

 

那么问题来了，电影中，主角他们从北京到济宁，再到上海、杭州，一路几千公里，都经过了无人区。电影的一半剧情，发生在无人区。在这些无人区里面，是如何保证通信的呢？

 

主角车队经过无人区

 

在我们现在这个时代，如果没有有线传输（光纤或电缆），也没有移动通信基站，想要进行远距离通信，第一个想到的办法，就是卫星。

 

卫星通信

 

这里就诞生了小枣君对整部电影最大的困惑——卫星在哪呢？

 

大家应该注意到，在电影的场景设置中，“领航员号”空间站是负责导航、预警和通信保障的。说白了，它算是一颗卫星。

 

“领航员号”空间站

 

 

但是，空间站是在地球的前面带路，地球在后面跟随。而中国所在的区域，是在有推进发动机这一面。也就是说，在地球背向空间站的那一面。

 

画个图，大家就看明白了。

 

 

如果是这样的话，空间站上，刘培强中校想要通过卫星通信的方式，和王磊上尉、刘启小鲜肉这拨人通信，是存在问题的。因为两者之间，是被地球遮挡住的。空间站不在王磊他们的视线范围内。

 

如果一定要进行通信，最有可能的方式，就是空间站和地球正面的卫星地面站先建立联系，然后地球地表通信中继节点，再进行逐一传递，将信息从地球正面传递到反面。

 

 

而这一段的长距离通信，如果没有光纤或电缆，又将靠什么呢？

 

小枣君想了想，应该有两种方式，一种是超长波通信，还有一种是微波接力。

 

超长波通信，波长在1万米至10万米之间，地波传输距离极远，传播稳定可靠，尤其是在磁暴、太阳黑子爆发、核爆炸等极端恶劣的环境下，仍然能使用。而且，它有很强的穿透能力，能够穿透海水和土壤。所以，一直以来，都作为潜艇水下通讯的主要手段。

 

 

 

冷战时期，美苏两国就建了很多的超长波通信站，用于和全球各地潜伏的核潜艇进行通信，是本方核力量的重要组成部分。我们国家也和老毛子合作，建设过超长波电台（当时还闹过分歧，有兴趣的同学可以百度一下这段历史）。

 

超长波通信有一个缺点，那就是发射天线非常庞大。大家如果看过小枣君之前的5G科普，应该记得我曾经说过，通信系统里，波长和天线的大小成正比。波长越大，天线越长。超长波，就意味着超大的天线。

 

超长波的天线有多大？看这里：

 

几百米高，这还只是一小部分

 

所以，超长波的建设成本很高，并不是一般的小国家能够玩得起的。考虑这部电影所处时期的特殊情况，估计地球联合政府应该会斥巨资建立很多这样的通信站。

 

超长波还有一些缺点，就是频带窄，容量小，不适合大数据量的传输。也就是说，语音和文字应该问题不大，如果是视频的话，可能有点够呛。

 

除了超长波之外，就是微波中继了。

 

这个小枣君之前也给大家介绍过（链接），微波中继就是一个接一个的微波站，进行信号传递，将信息传递到目的地点。

 

微波中继

 

目前我们所处的年代，很多条件恶劣、地形复杂的地区，无法布放光缆，就是采用的这种方式。

 

微波天线

 

这个方式的难度应该不算大，主要问题应该也是集中在设备运行环境要求上，不知道是否能应对恶劣环境的考验。

 

除了超长波和微波中继，我突然还想到一个办法，那就是飞机中继。如果没有低轨道卫星，那么用飞机在天上做信号中继，其实也算是一个办法。电影里不是就有飞机在飞来飞去嘛，紧急情况下，就像预警机一样，保障通信，也不是不可能。

 

影片中的大飞机

 

总而言之，在电影所描述的环境中，保障通信确实不是一件容易的事。

 

但是，很显然，当时的通信人还是做到了。

 

通信不是万能的，没有通信是万万不能的。

 

设想一下，如果吴磊上尉带领的救援队无法和空间站联系，或者，他们无法和其它救援人员联系，那么，逃离木星的任务肯定是无法完成的。地球嘛，肯定也就GG（GAME OVER）了。

 

一想到这里，作为通信人的我，胸前的红领巾更加鲜艳啦。

 

 

 

这部「流浪地球」电影上映之后，虽然好评很多，但差评也不少。

 

除了对战狼式个人英雄主义的质疑之外，更多的争议，集中在影片的科学常识上。

 

有人认为，电影里面很多地方都存在科学常识错误，容易对大众产生误导，尤其是对中小学生，会带来不利影响。

 

其实，在小枣君看来，这只是一部科幻电影，不是科教纪录片，有一些天马行空的想象，是很正常的。脱离现有的科学常识，也是很正常的。和科幻片较真，真的没什么必要。漫威的英雄电影，哪一部经得起推敲了？就算是同类型的「2012」、「星际穿越」，也有很多漏洞。

 

如果真的要细究的话，我觉得，最应该被骂惨的，就是机器猫吧？

 

 

有时候，我们就是被传统的固化思维所束缚，所以没办法更进一步的创新，没办法突破技术瓶颈。感觉就像是“三体”里面，科技被“智子”锁死了一样。

 

越是所谓的“专家”，越喜欢批判别人。精彩的科幻小说，作者往往都是专业领域之外的人。

 

曾经在电厂负责“修电脑”的刘慈欣

（《三体》、《流浪地球》作者）

 

可爱单纯的小朋友，总能提出各种奇思妙想，抛出颠覆常理的idea，例如，太阳为什么不能发出五颜六色的光？我们为什么不能在海里生活？动物能不能和我们说话？……

 

长大之后，接受了教育，反而扼杀了想象力，给自己设各种限制。

 

对于「流浪地球」这部电影来说，我们应该给予更大的宽容和理解，鼓励更多类似的尝试。这部电影的成功是好事，但即使是失败，也应该报以掌声。如果所有人都因为害怕被质疑、被批评，而不敢迈出第一步，我们就永远得不到进步。

 

回过头来，看我们通信技术的发展，也是如此。

 

电影里对通信技术的想象力，我觉得仍然不够大胆。演员们还在用老式的通信手段，佩戴老式的通信设备，并没有新颖的东西出现。在我看来，创新还是不足的。

 

使用车载对讲机的吴孟达（饰演 韩子昂）

 

航天员使用手臂上的通信装置（就像手机缝在衣服上）

 

也许，那个时候我们的量子通信已经不再只是用于加密呢？也许量子纠缠态已经可以应用于数据传输了呢？也许光子通信、质子通信也出现了呢，也许通信设备已经植入体内，可以实现脑电波直接通信了呢？

 

真是有点意犹未尽呀。

 

不管怎么说，小枣君对这部电影还是较为满意的。如果打分的话，我会打80分，小鲜肉的演技、还有剧情设置、台词等方面，确实不尽如人意，还有很大的提升空间。

 

希望「流浪地球」只是一个开端，能带动更多更好的科幻作品出现。更希望这些科幻作品能引领全人类思维创新的热潮，开辟一个全新的科技时代！