科幻电影中的宇宙飞船设计

四十二史

 科幻春秋

宇宙对于人类来说一直是神秘未知的，而未知也正是科幻的魅力所在。因为未知，我们可以自由地畅想将乘坐怎样的交通工具去探索、冒险、战斗和发掘。一百多年历史的科幻电影中，出现了无数充满奇思妙想的宇宙飞船设计。每一艘飞船都承载着设计师独一无二的冒险精神与浪漫情怀。

电影中的宇宙飞船

1902年，在乔治·梅里爱的脑中，把人装到一个巨大的炮弹里一炮轰到月球上去是合乎情理的。在那个时候，梅里爱使用手工制作的模型和富有创意的拍摄手法制造出科幻色彩的影像。

乔治·梅里爱 ▲

德国导演弗里茨·朗在1929年的《月里嫦娥》中设计了飞船“弗里德”号。“弗里德”号的超前预见性在于它使用了三级推进模式发射，片中对于火箭发射的细节刻画也启发了后世的科学家。

《月里嫦娥》▲

在发端后近半个世纪，科幻片才在20世纪50年代跻身好莱坞主流电影类型之一。科幻片中的宇宙飞船造型也变得更加丰富多样。

1951年的《地球停转之日》中，我们看到了最原始也最经典的飞船造型，它像一个碟子，最纯粹的碟子，没有多余的零件设计，外表好像很光滑，有着装饰派艺术的简单风格。设计师为了使飞船放下阶梯的画面看起来更加顺畅自然，在船体与阶梯的交合部分加入了大量的润滑剂，想要营造一种“无缝连接”的未来感。

《地球停转之日》▲

那时常常出现的造型还有1977年《黑星》中尖头滑翔翼一般的飞船。“黑星”号的设计师罗恩·科布不仅是一名漫画家，还是NASA的官方美术设计师。

《黑星》▲

电影《2001：太空漫游》中的“发现”一号是第一个给人们留下深刻印象的宇宙飞船。它的实体模型长达16.46米（54英尺），为了满足长镜头的拍摄需要，制作组还做了一个稍小的4.572米（15英尺）模型。飞船内部有一台用于产生人工重力的巨型离心机，这台机器有30吨重，由第一次世界大战时期的大型军火、船舶与飞机制造商Vickers-Armstrongs Limited建造，耗资75万美元。影片后半部中，宇航员乘着这艘庞大的飞船飞向木星。飞船内部的设计，现在看来依旧令人惊叹。库布里克对于逼真感的要求使飞船设计的工艺达到了对于细节极其考究的程度，将过去单薄平面化、执著于金属感的外形设计打破，更加立体的造型设计成了宇宙飞船的新美学。

“发现”一号 ▲

除此之外，库布里克也非常注重飞船的科学实用性。“发现”一号能够通过自转形成人工重力，这样可以有效避免人体骨骼中钙质的流失。在太空中如果没有人工重力的话，血液无法良性循环，骨骼和肌肉会因失重而失去自身的支撑能力。比如一个20岁的人在太空中飞2年，骨头的密度就会相当于一个七八十岁的老人。“发现”一号是核动力驱动，是有核辐射的，所以人的居住舱才设计在最前面，核反应堆在最后面，两个部分隔得非常远。这种特殊的设计正是为了避免核动力驱动的负面影响。

《2001：太空漫游》中的一幕出现了中国航天器的标志。这是因为原著作者克拉克本人对中国航天之父钱学森极为敬佩，因此电影中也出现了中国航天的身影。克拉克将自己签名的该系列小说第二、第三部赠予钱学森，钱学森回赠了《钱学森选集》。两人的友谊一直持续到彼此相继离世。

1977年，又一部里程碑式的科幻作品诞生了，它就是《星球大战》。星战系列不但树起一座电影特效里程碑，也开启了争拍星际片的风潮。说起《星球大战》，最让人印象深刻的飞船应该就是“千年隼”了。最初创造千年隼的灵感来源于一个汉堡的外形，它的驾驶舱就好像是汉堡旁边的一颗小橄榄。

千年隼 ▲

千年隼有一个飞碟型的主船体、一对前部货舱以及安置在船体一侧的圆柱体形驾驶舱。千年隼其实就像擎天柱，是一个货车车头，它可以通过那个大螃蟹钳子拖带不止一节的星际货运集装箱。只不过近几年在迪士尼重新设计星战系列后，集装箱的设定没有再出现了。

在千年隼之外，歼星也是经常被提起的经典飞船系列。Y翼歼星舰看起来有着非常稳固的底盘和厚重的保护外壳，然而歼星舰扁平又尖锐的外形设计决定了它不能进入大气层，空气摩擦很可能会对船体造成伤害。

歼星 ▲

《星球大战前传3：西斯的复仇》中安纳金驾驶的歼星舰则混合了星战系列中不同飞船的特点，它同时拥有钛战机不规则几何形状的窗户与太阳能电池板，《绝地归来》中的前锋舱和千年隼的中心驾驶员座舱。在安纳金的歼星舰中央有一个“大水泡”，上面安置的大舷窗可以给驾驶员提供一个开阔的视野。《星球大战》本身就像一个华丽的宇宙飞船展示大舞台，每一个系列中的每一种型号都会有自己的特点。

在经典科幻剧集《星际迷航》中，一大亮点设计就是曲速引擎飞行。曲速引擎是以反物质作为燃料改变飞船周围空间的大小。飞船前方的空间迅速弯曲缩小，后方的空间迅速弯曲扩大，飞船就被“挤”向前，速度大大提升，甚至可以超光速。《星际迷航》中的 “进取”号前部是一个巨大的圆盘，圆盘的下方有一个狭长的反应堆部分。“进取”号后部的两个“小尾巴”就是它的曲速引擎装置。

“进取”号 ▲

在星战系列之后的20世纪70—80年代，随着人们对于太空的认知不断加深，航天科学知识的日益普及，宇宙飞船的设计重心渐渐从外形转到了科学理论的内核。《星球大战》前所未有的大制作与精美特效，也在当时树立了一个科幻特效的业界标杆。

最近30年，随着电脑技术的爆发式成长，电影工业逐渐摆脱了实体模型的束缚，CG外星飞船开始成为主流。

2009年詹姆斯·卡梅隆执导的科幻巨制《阿凡达》中的货运母舰 “创业之星”号，其船体结构庞大而繁杂，然而每一个你能看到的部分都是严格按照飞船航空的理论来设计的。据设定，“创业之星”号的引擎会释放激光能量，加热大圆球中的工质氦，产生推力带动飞船前行。这也就是为什么飞船前方需要巨大的散热板，尾部还要有大大的尾盾来保护船体不受到自身发射的激光损害。而“尾巴”上的小方块就是宇航员的居住区，还自带一个制造人工重力的旋转装置。

“创业之星”号 ▲

电影《星际穿越》中的 “永恒”号是一个巨大的不断转动的环形。转动是为了模拟重力，使宇航员在飞船内可以稳定地站立与行走，摄制组也不需要拍摄飞船内宇航员漂浮着的镜头了。另外，为确保在穿越虫洞、接近黑洞时足够牢固而不会散架，最后，“永恒”号的直径被设定在虫洞直径的1/100，这样的尺寸正好能维持它不变形。

“永恒”号 ▲

“徘徊者”号是影片中用来登陆两颗行星的飞船，它拥有流线型的优美设计，就像一辆驰骋在太空中的跑车。诺兰让人真实搭建了“徘徊者”号的全尺寸模型，并将它放置在万向架上来模拟飞船飞行时的姿态。

中国的航天飞船设计

《地心引力》里出现了“神舟”飞船的身影，美国航天员在宇宙中遇到事故后，从俄罗斯的国际空间站，转移到中国的“天宫”一号最后乘坐神舟火箭安全地返回了地球。其实在现实生活中，俄罗斯空间站与“天宫”一号是在不同高度的轨道上运行的，宇航员在宇宙中不可能只靠一次点火就完成轨道转移。太空空间站在完成自己的使命到达使用年限时就会坠毁。它坠毁时不会像电影里这样迅速减速并脱离轨道，一般情况都会先利用推进器降低高度到与地球大气接触的地方，最后坠落到地球上。

2016年是中国航空航天60周年，自2016年起将每年4月24日设立为“中国航天日”。首个中国航天日以“航天梦，中国梦”为主题。1968年《2001 太空漫游》中，出现了中国航天器的身影。今天的《地心引力》《火星救援》中依然出现了中国的火箭与空间站。从1970年的 “长征”一号到2016年发射的 “神舟”十一号载人飞船，每一艘飞船都载着中国人的航天梦。

“神舟”系列飞船  ▲

“神舟”系列飞船由3个部分组成：轨道舱、返回舱、推进舱。圆滚滚的轨道舱就是航天员在太空工作和生活的地方，里面除备有食物、饮水和大小便收集器等生活装置外，还有各种科学实验用的仪器设备。返回舱又称座舱，是航天员的“驾驶室”，太空任务结束后，返回舱会打开降落伞，带着航天员返回地球。推进舱也称动力舱，呈圆柱形，内部装载推进系统的发动机和推进剂，为飞船提供调整航行轨道以及制动减速所需要的动力。两边的“翅膀”则是太阳翼，为飞船提供电能。“神舟”十一号有3层楼那么高，5辆小汽车那么重，它将在太空中与 “天宫”二号交会对接，形成组合体飞行30天，成为一座小型空间站。

结语

正如《星际迷航》中经典台词所说，因为有探索的欲望，我们才会不断地设计出新的飞船。相比一百多年前，我们已经对宇宙有了更多的了解。然而宇宙何其广大，人类又何其渺小，已知之外还有未知。这也就意味着我们永远在畅想与发现的路上。无论在现实生活中，还是在科幻电影里，总会有下一艘飞船，带着你驶向迷人的广袤天际。

本文原刊于《科普创作》2018年第1期

作者简介

程昱，湖南大学编导专业。

冯志刚，“水滴”奖科幻征集大赛剧本类一等奖。

章人之，哥伦比亚大学艺术系毕业，《之知电影赏析：科幻电影中的科学》制片人。

本文图片均来源于网络

责编：昆土和鱼申

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