生物质能电动汽车与能源转型及第四次工业革命（之三：工业革命篇）

第十章  冰川生态与太空移民技术的必要性

10、1大气层生态的脆弱与世界末日及外星移民

不时从各种渠道看到人们对世界末日的担忧，例如冰川期到来引起气候急剧变冷、行星撞击地球引起漫天灰尘的气候变化、超级火山爆发导致日月无光气温下降、大规模核战争导致核冬天等都将导致人类的灭亡，也有担心温室效应失控导致地球温度急剧变热而崩溃的讨论；因为陆地文明所依赖的大气层生态脆弱，一旦大气层中因各类原因充满大量尘埃、烟雾等短期内不能清除就可能带来毁灭性灾难，所以有很多关于末日避难所、“诺亚方舟”的设计，但都被证明并非终极解决方案；最引人注目的是代表美国科技创业方向的马斯克总裁提出的移居火星计划，具体细节不在这里重复，不过人类真的必须离开地球殖民外星才能避开世界末日吗？

本文有些论点看起来似乎都是针对马斯克先生观点的：特斯拉的动力电池加充电桩续航，而本文介绍的电动汽车车型就是取代纯电动汽车的；马斯克先生提出真空管道建超速高铁技术，为减少空气阻力而把管道抽成真空，而我们不是想要争辩高效流体减阻技术设计出的高速气浮管道列车与之相较的优劣，而是说现阶段时速就可望达到三百公里、不需建机场、车站、铁轨或管道且随处可停靠的廉价的高速太阳能飞艇必将终结各类高铁，并冲击航空运输市场。因为马斯克先生代表美国最前沿的科技创业方向，被寄予工业革命先行者的厚望，出现不同看法只是对科技发展方向的判断有不同而提出争议而已，因为科技发展方向不只是涉及新一轮工业革命方向，科技革命也不应仅仅被认为用于提高生产力拯救周期性发生的经济危机，后文我们将讨论一直被忽视的更重要的作用。

火星等外星球环境之严酷，是地球上最严酷的环境也不能相比的，相对于火星的严酷环境，金星殖民将简单得多：由于金星有浓密大气层，其上空两万米空中温度、气压、重力加速度等都与地球类似，最重要的是阳光充足——是地球太阳能最强的赤道地区的四倍，那么使用我们的高速太阳能飞艇技术建造空中漂浮城堡就是很成熟的殖民技术了：巨型飞艇城堡控制其中动植物数量平衡的话，所有元素都可自行循环而不受外界干扰，即可实现生态循环，自成生态体系，只需在地球上建好成套设备包括适量压缩空气、水等将其发射到金星自行组装即可，所需的只是金星上没有水资源补充，因此需设立相应成套化工设备从金星大气中提取浓硫酸并获取其中的氢、氧元素合成纯水；并以此为悬浮空中基地殖民金星开发其他产业，随着这类空中城堡结构大量建造，被金星大气层吸收的太阳能越来越少，也就是减弱其温室效应，金星温度将不断降低，直至改造为类似地球的行星。

移居外星的设想主要受必须在类似地球的星球上才能生存的固定思维的限制，实际上宇宙空间站这样的构筑物同样可以生存，如果设计得够大，接受太阳能为能量来源，巨型空间站内保持生态平衡，同样所有元素自行循环，足以永久居住生存。如能实现可控核聚变等补充能量来源，宇宙中的任何空间都可居住、生存。而目前依靠化学能火箭进行太空旅行、移民费用是不可想象的，尤其遥远天文单位距离的太阳系外星球，除非不需携带大量燃料或其他必需物质的大推力离子推进器、核推进器之类发动机取得突破，尤其核动力火箭，它可依靠核反应产生大量高速粒子从尾部喷出而获得巨大反冲动量，只有这样的发动机结合核能才可设计出持久推力而不需携带大量反冲介质的飞船，满足克服星球引力反复起降的需要，尤其远距离星际航行，哪怕只产生10米／秒的加速度，持续一小时就可加速到时速近千公里，用于太阳系内航行足以满足要求了；乃至持久加速几百小时后达到光速也不是难事，而用于星际采矿才具备可行性。然而现有的离子推进器仅能推动一个乒乓球大小的物体，有人认为一、两百年内恐怕都见不到大推力离子推进器的研发成功，而核推进器也依赖于可控核聚变技术的突破，短期内难有进展。

此外将火星、金星地球化的难度，恐怕远不如挖掘、开发地球上其他环境，例如南极冰原也比其他星球环境好得多，改造或开发费用也比末日地堡之类的建筑便宜得多。

10、2 南极风电开发新思路

南极大陆覆盖着数千米厚冰层，气候严寒，就连最热的夏季平均温度也低于零下十几度，极低温测得零下八十九度，这样的严寒下钢铁也会脆成渣；更兼常年暴风，人称“杀人风”，连房子都会被吹跑；虽说风能资源丰富，但该地域发展风电需用耐极低温设备，价格极为昂贵；大风来临时地面涌起冰雪流，冰渣、冰块横飞易砸坏设备；且风电外输困难无法利用；所以南极是至今无人类定居的未开发大陆。

不过如果换一个思路呢？耐极低温的风力发电设备确实昂贵，因为普通钢铁在这个温度下早已强度降到几乎为零的脆裂，风力塔架所用特种钢甚至制作发电设备本身的特种钢材费用就叫人承受不了，这也是南极诸多科考站仍未能解决基本的能源需求的原因。但我们要注意到一个现象：在南极大部分地区，哪怕是夏天，气温从没达到零度，也就是说这个地区不用担心冰的融化，这与我们接触的寒冷地区稍有不同，我们清楚，冰是越冷越硬，不但冰的抗压强度接近砖石材料，而且其抗拉强度甚至远超过砖石材料；木材也有类似特性，那么为什么不考虑用随处可见的冰来做风机塔架材料呢？及寒带生长的木材来代替风电设备的结构材料，使用适应恶劣环境的垂直轴风力发电设备，除了极少数必须用到金属的永磁体、电极等部分外，其余部分均可用廉价的耐严寒材料制作（木材、特制冰块等），开发这样的专用风电设备其风力发电站费用就急剧下降，甚至有望降到每千瓦两千元以下。实际上立一块八、九米高的冰柱或冰桁架，在南极地区这个高度上的风能就十分可观，这个高度也足以避开南极暴风来临时冰雪流中翻滚的冰渣、巨大的冰块，保护垂直轴风力发电设备不被冲坏。

实际上有了廉价的高速飞艇，就很容易解决高空风电的发电机载体问题，南极两百米的空中就有极为可观的风能，很有可能每平方公里达到十万千瓦量级。

有了能源，不应用惯常的思路考虑怎样输送到南美洲工业发达的工业区，而应考虑怎样就地消纳和发展；有没有可能建立冰下城市系统呢？

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