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万事开头难,上路是日常 精选

已有 24058 次阅读 2021-3-19 02:22 |个人分类:下一次革命|系统分类:科普集锦

万事开头难

虽然我们前面说了,发展到恒星文明,既必须,也可行。但是,在一般人的心目中,太空开发、星际殖民,似乎仍然是一件可望不可及的事情。这是为什么呢?因为,万事开头难。世界上所有的事业无不如此。

我们可以与500多年前的大航海相比。当时航海的船只是木帆船,不大,一般不超过一千吨,抗风浪能力差,还有遭遇战乱、海盗出没、海况不明、导航设施缺乏,等诸多没有解决的问题。从欧洲到亚洲的越洋航运风险巨大,差的时候每出去两条船,就有一条船回不来,产生巨大的生命和财产损失。特别是早期,不能确定是否有收益,也不能确定是否能活着回来。但是,随着贸易的发展,即使考虑了损失,总的收益仍然丰厚。因此,大航海逐渐发展起来,将全世界连成一体,并引发了后面人类社会的一系列革命。

大航海时代的多桅帆船(larsonweb.com)

再比如信息时代的到来。在这之前,我们发明了印刷术,缓慢建立了不普及的教育系统,电子计算机出现之前,计算工具发展了几千年。即使电子计算机出现后的20世纪40年代,到微型计算机开始进入千家万户的80年代,也有很长的时间,软硬件都很贫乏,对社会的影响不显著。但90年代以后,社会信息化迅速发展,只过大约20年,全球的信息化基本普及。我们在90年代的时候,很难想像,现在的手机比当时的超级计算机还快。

万户飞天(wikipedia)

人类的太空之旅同样充满坎坷。从明代万户陶成道鲁莽的飞天尝试,到美苏太空竞赛初期的各种事故,深空探测很低的成功率,航天飞机的灾难性事故,太空和地面训练中遇难的宇航员,大量失败的火箭发射,等等。

到了今天,太空探索事业已经蓬勃发展,各种风险也得到了有效控制,载荷上百吨的巨型火箭将再次投入使用,批量发射。几年之内,人类航天发射总量将大大增加。发射总量的增加,太空设施的建设,意味着太空开发步入正轨,进入日常。

上路是日常

到目前为止,发射成本仍然很高,风险也不算很小。但随着发射量的增加,经验和技术的积累,成本会逐渐降低,风险也会越来越小。

另一个可以参考的例子是航空。经过一百多年的发展,航空已经是现代社会的重要行业部门,费用已经非常低,风险也非常小了。

随着开发的继续,进一步大幅降低发射成本和风险的技术会出现。对于商业航天,也许最终费用只比航空高几倍。但那时候,太空开发带来的巨大商业机遇,会将全球的财富总量增加很多倍,这样,航天就跟我们现在的航空一样平常了。目前,一个人太空几日游的费用大约是3000万美元。我们可以期望,在未来的几十年里,将指数式下降至一万美元左右。

加速步骤

那么,会出现那些技术或情况,导致航天费用和风险大幅降低呢?

技术的完善是一方面,就像航空工业的发展那样。

其它技术的进步和实用化,会让现在看起来很困难的工作大大简化,比如机器人与人工智能的继续发展。美国最新的火星探测器,也可以叫机器人,毅力号,已经能够自主决定很多日常事务,包括选择降落地点这样的关键任务。以后的发展,可以让机器人具备接近人的自主决定能力,从而接手现在需要航天员才能完成的工作,大大简化航天器的保障系统,提高任务执行能力,降低开发任务对环境的要求。

随着开发的进行,会出现新的基础设施,带来新的技术解决方案。比如天机索(skyhook,也叫太空钩)系统,能够大大提高太空转运能力。火箭速度增量大小跟效率直接指数相关,速度增量越大,效率越低。但是天机索可以以极低成本提供速度增量,或者转向,方便转运货物。只要在地球,月球,及其它合适位置布置天机索系统,就可以将太空发射和运输的成本降低至可以忽略的程度。

天机索(skyhook)方案,直接给航天器提供速度增量和转向(NASA)

另外,在月球上建立冶炼厂,工厂,在有机器人帮助的情况下,比地球条件好很多。月球上能量供应充足,高真空,低重力,没有空气带来的困扰,工厂容易建立,生产容易进行,产品成本低,质量高。

美国军方的一个月球工厂概念

有了月球提供的大量基础原料,工业产品,以及天机索转运系统,任何其它星球或轨道位置的开发,都比直接从地球出发容易得多,而且几乎不需要地球提供物资和财力支持。也就是说,月球初步工业化之后,整个太阳系的开发,在物资和能源方面都是自持的。甚至可以反过来为地球提供大量产品和原料,而不需要来自地球的支持。地球上的人类社会可以只受益,不付出。或者只提供技术和知识方面的支持,提供决策。

《大航天》全文顺序连写版




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