生物質(zhì)能電動汽車與能源轉(zhuǎn)型及第四次工業(yè)革命（之三：工業(yè)革命篇）

第十章  冰川生態(tài)與太空移民技術(shù)的必要性

10、1大氣層生態(tài)的脆弱與世界末日及外星移民

不時從各種渠道看到人們對世界末日的擔(dān)憂，例如冰川期到來引起氣候急劇變冷、行星撞擊地球引起漫天灰塵的氣候變化、超級火山爆發(fā)導(dǎo)致日月無光氣溫下降、大規(guī)模核戰(zhàn)爭導(dǎo)致核冬天等都將導(dǎo)致人類的滅亡，也有擔(dān)心溫室效應(yīng)失控導(dǎo)致地球溫度急劇變熱而崩潰的討論；因?yàn)殛懙匚拿魉蕾嚨拇髿鈱由鷳B(tài)脆弱，一旦大氣層中因各類原因充滿大量塵埃、煙霧等短期內(nèi)不能清除就可能帶來毀滅性災(zāi)難，所以有很多關(guān)于末日避難所、“諾亞方舟”的設(shè)計，但都被證明并非終極解決方案；最引人注目的是代表美國科技創(chuàng)業(yè)方向的馬斯克總裁提出的移居火星計劃，具體細(xì)節(jié)不在這里重復(fù)，不過人類真的必須離開地球殖民外星才能避開世界末日嗎？

本文有些論點(diǎn)看起來似乎都是針對馬斯克先生觀點(diǎn)的：特斯拉的動力電池加充電樁續(xù)航，而本文介紹的電動汽車車型就是取代純電動汽車的；馬斯克先生提出真空管道建超速高鐵技術(shù)，為減少空氣阻力而把管道抽成真空，而我們不是想要爭辯高效流體減阻技術(shù)設(shè)計出的高速氣浮管道列車與之相較的優(yōu)劣，而是說現(xiàn)階段時速就可望達(dá)到三百公里、不需建機(jī)場、車站、鐵軌或管道且隨處可?？康牧畠r的高速太陽能飛艇必將終結(jié)各類高鐵，并沖擊航空運(yùn)輸市場。因?yàn)轳R斯克先生代表美國最前沿的科技創(chuàng)業(yè)方向，被寄予工業(yè)革命先行者的厚望，出現(xiàn)不同看法只是對科技發(fā)展方向的判斷有不同而提出爭議而已，因?yàn)榭萍及l(fā)展方向不只是涉及新一輪工業(yè)革命方向，科技革命也不應(yīng)僅僅被認(rèn)為用于提高生產(chǎn)力拯救周期性發(fā)生的經(jīng)濟(jì)危機(jī)，后文我們將討論一直被忽視的更重要的作用。

火星等外星球環(huán)境之嚴(yán)酷，是地球上最嚴(yán)酷的環(huán)境也不能相比的，相對于火星的嚴(yán)酷環(huán)境，金星殖民將簡單得多：由于金星有濃密大氣層，其上空兩萬米空中溫度、氣壓、重力加速度等都與地球類似，最重要的是陽光充足——是地球太陽能最強(qiáng)的赤道地區(qū)的四倍，那么使用我們的高速太陽能飛艇技術(shù)建造空中漂浮城堡就是很成熟的殖民技術(shù)了：巨型飛艇城堡控制其中動植物數(shù)量平衡的話，所有元素都可自行循環(huán)而不受外界干擾，即可實(shí)現(xiàn)生態(tài)循環(huán)，自成生態(tài)體系，只需在地球上建好成套設(shè)備包括適量壓縮空氣、水等將其發(fā)射到金星自行組裝即可，所需的只是金星上沒有水資源補(bǔ)充，因此需設(shè)立相應(yīng)成套化工設(shè)備從金星大氣中提取濃硫酸并獲取其中的氫、氧元素合成純水；并以此為懸浮空中基地殖民金星開發(fā)其他產(chǎn)業(yè)，隨著這類空中城堡結(jié)構(gòu)大量建造，被金星大氣層吸收的太陽能越來越少，也就是減弱其溫室效應(yīng)，金星溫度將不斷降低，直至改造為類似地球的行星。

移居外星的設(shè)想主要受必須在類似地球的星球上才能生存的固定思維的限制，實(shí)際上宇宙空間站這樣的構(gòu)筑物同樣可以生存，如果設(shè)計得夠大，接受太陽能為能量來源，巨型空間站內(nèi)保持生態(tài)平衡，同樣所有元素自行循環(huán)，足以永久居住生存。如能實(shí)現(xiàn)可控核聚變等補(bǔ)充能量來源，宇宙中的任何空間都可居住、生存。而目前依靠化學(xué)能火箭進(jìn)行太空旅行、移民費(fèi)用是不可想象的，尤其遙遠(yuǎn)天文單位距離的太陽系外星球，除非不需攜帶大量燃料或其他必需物質(zhì)的大推力離子推進(jìn)器、核推進(jìn)器之類發(fā)動機(jī)取得突破，尤其核動力火箭，它可依靠核反應(yīng)產(chǎn)生大量高速粒子從尾部噴出而獲得巨大反沖動量，只有這樣的發(fā)動機(jī)結(jié)合核能才可設(shè)計出持久推力而不需攜帶大量反沖介質(zhì)的飛船，滿足克服星球引力反復(fù)起降的需要，尤其遠(yuǎn)距離星際航行，哪怕只產(chǎn)生10米／秒的加速度，持續(xù)一小時就可加速到時速近千公里，用于太陽系內(nèi)航行足以滿足要求了；乃至持久加速幾百小時后達(dá)到光速也不是難事，而用于星際采礦才具備可行性。然而現(xiàn)有的離子推進(jìn)器僅能推動一個乒乓球大小的物體，有人認(rèn)為一、兩百年內(nèi)恐怕都見不到大推力離子推進(jìn)器的研發(fā)成功，而核推進(jìn)器也依賴于可控核聚變技術(shù)的突破，短期內(nèi)難有進(jìn)展。

此外將火星、金星地球化的難度，恐怕遠(yuǎn)不如挖掘、開發(fā)地球上其他環(huán)境，例如南極冰原也比其他星球環(huán)境好得多，改造或開發(fā)費(fèi)用也比末日地堡之類的建筑便宜得多。

10、2 南極風(fēng)電開發(fā)新思路

南極大陸覆蓋著數(shù)千米厚冰層，氣候嚴(yán)寒，就連最熱的夏季平均溫度也低于零下十幾度，極低溫測得零下八十九度，這樣的嚴(yán)寒下鋼鐵也會脆成渣；更兼常年暴風(fēng)，人稱“殺人風(fēng)”，連房子都會被吹跑；雖說風(fēng)能資源豐富，但該地域發(fā)展風(fēng)電需用耐極低溫設(shè)備，價格極為昂貴；大風(fēng)來臨時地面涌起冰雪流，冰渣、冰塊橫飛易砸壞設(shè)備；且風(fēng)電外輸困難無法利用；所以南極是至今無人類定居的未開發(fā)大陸。

不過如果換一個思路呢？耐極低溫的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備確實(shí)昂貴，因?yàn)槠胀ㄤ撹F在這個溫度下早已強(qiáng)度降到幾乎為零的脆裂，風(fēng)力塔架所用特種鋼甚至制作發(fā)電設(shè)備本身的特種鋼材費(fèi)用就叫人承受不了，這也是南極諸多科考站仍未能解決基本的能源需求的原因。但我們要注意到一個現(xiàn)象：在南極大部分地區(qū)，哪怕是夏天，氣溫從沒達(dá)到零度，也就是說這個地區(qū)不用擔(dān)心冰的融化，這與我們接觸的寒冷地區(qū)稍有不同，我們清楚，冰是越冷越硬，不但冰的抗壓強(qiáng)度接近磚石材料，而且其抗拉強(qiáng)度甚至遠(yuǎn)超過磚石材料；木材也有類似特性，那么為什么不考慮用隨處可見的冰來做風(fēng)機(jī)塔架材料呢？及寒帶生長的木材來代替風(fēng)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，使用適應(yīng)惡劣環(huán)境的垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，除了極少數(shù)必須用到金屬的永磁體、電極等部分外，其余部分均可用廉價的耐嚴(yán)寒材料制作（木材、特制冰塊等），開發(fā)這樣的專用風(fēng)電設(shè)備其風(fēng)力發(fā)電站費(fèi)用就急劇下降，甚至有望降到每千瓦兩千元以下。實(shí)際上立一塊八、九米高的冰柱或冰桁架，在南極地區(qū)這個高度上的風(fēng)能就十分可觀，這個高度也足以避開南極暴風(fēng)來臨時冰雪流中翻滾的冰渣、巨大的冰塊，保護(hù)垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備不被沖壞。

實(shí)際上有了廉價的高速飛艇，就很容易解決高空風(fēng)電的發(fā)電機(jī)載體問題，南極兩百米的空中就有極為可觀的風(fēng)能，很有可能每平方公里達(dá)到十萬千瓦量級。

有了能源，不應(yīng)用慣常的思路考慮怎樣輸送到南美洲工業(yè)發(fā)達(dá)的工業(yè)區(qū)，而應(yīng)考慮怎樣就地消納和發(fā)展；有沒有可能建立冰下城市系統(tǒng)呢？