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太空殖民工业开发需要多少人?

已有 638 次阅读 2020-3-23 21:07 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦|关键词:学者| 太空殖民, 月球开发

在外星球发展,考虑应该不应该殖民到该星球是一个严肃的问题。对于宇宙变化多端的各种生存条件,人类对生存环境的要求很苛刻。要有舒适的温度,合适的大气构成,稳定而规律的气候变化,较浓密的大气隔断宇宙辐射,适中的重力,足够的水,长期稳定而温和的太空环境,……。这些要求同时满足很难,至少太阳系中没有,接近的都没有,我们找到的几千颗系外行星中也没有。

正因为如此,大规模的殖民必定要等太空技术发展到一定程度才可以开始。

到了可以殖民的时候,也不是直接建立完全自给自足,独立发展的殖民点,而是先发展特定用途的空间站。现阶段是本地环境探索和研究,下一阶段应该是利用本地资源进行基础设施建设,需要解决采矿、冶炼、能源的问题,然后才能讨论下一步的发展。

参考地球上人类社会的殖民史。即使史前时期的人类,也是步步为营,慢慢适应新的生存环境。戏剧性的迁移一般因为大的灾难,人口数量也会大幅减少。大航海时代,也是先探索,后带装备带人开发,慢慢发展社区。当代中国的新城区、开发区发展,是按照规划,基础设施施工,建筑施工,人口迁入,服务业和相关行业建立的次序发展的。

外星由于和地球的物理距离太大,运输的时间和经济成本都非常高,如果要建设或者移民,都必须建立利用本地资源的工程体系。在外星建立工业体系,不需要也不可能跟地球上一样。比如、农业发展起来以前,所有涉农工业,如食品加工、化肥等行业没有必要。有机化工也没有必要。受限与所在星球和地区的环境限制,采矿和能源业跟地球上完全不一样。

殖民点早期最重要的工业体系是采矿,冶金,能源,和建筑施工。但不一定需要人的介入,或者只需要很少几个人在本地监督。

由于每个星球有迥然不同的本地条件和环境,因此每个星球的开发方式是不一样的。第一个太空工业开发星球应该是月球,殖民点也是。火星月球之争,可以参考:

http://blog.sciencenet.cn/blog-268546-1162602.html

月球上的建筑已经有很多人讨论了,一般是3D打印。我认为应该用太阳能融化月壤、激光切割组装等方式。最后必然各种方式都有。月球开发的工程问题可以参考:

http://blog.sciencenet.cn/blog-268546-1162606.html

对于能源工业,太空不像在地球上有那么多种能源种类。目前我们讨论的移民目标星球,如果要大规模开发,只有太阳能可用。利用方式有两种,集热和发电。

由于月球距离比较近,可以机器人加远程控制解决,不需要派人过去。

冶金在月球上是靠电解。太阳能集热熔融,太阳能发电电解。电解能得到氧,铁,硅,铝,钛,等。氧可以留到殖民时使用,初期也可以作为废物排放掉,以简化冶金工业,降低开发成本。铁、铝、钛可以做结构材料,也可以作为工业原料制成太阳能利用的镜面和光伏板,铝可以用作导线。硅和铁可以做变压器,整流器等。那么,冶金、能源行业和相关设备的制造就封闭了。这也是月球与火星相比的一个得天独厚的优势。由于有大气,有灰尘,太阳能密度低,距离遥远,火星上采矿和冶金要困难很多倍。

也就是说,至少在我们开发的第一个太空工业点,可以没有人的介入。有了足够的基础工业原料和能源,可以建设殖民点。主要是建设封闭人工环境系统,以便于人类生存和农业发展。建设过程中,也几乎不需要人的介入。设计和施工监控都可以在地球上进行。实际上,自动化和人工智能技术发展到一定程度之后(并不遥远),对于外星殖民,人只是最后放进鱼缸的鱼,鱼缸放在那,放什么鱼缸,养什么鱼,都不需要鱼操心。当然,在哪里开发殖民点,开发什么样的殖民点,是由人控制的。

至于火星,必须等月球大规模开发之后。因为改变火星环境必须改变火星的空间环境,具体就是前后的拉格朗日点加外加磁场保护大气,加巨大的太阳能反光板提升温度。两项操作需要大量基础工业材料。这些材料只能来源于月球。太阳系内,离太阳比火星远的所有星球开发都要极大的太阳能反光板。月球和水星大规模开发之前,只能探索,不能有效开发。

有了地球母星提供的技术支持,任何星球的开发都不需要人到本地发展工业,但可能需要少数人到本地监控。至于发展稳定自足的人类社会或者生态环境,是另一个问题。




http://blog.sciencenet.cn/blog-268546-1224947.html

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1 王安良

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