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馬斯克與Space X:探索太空為何如此重要且刻不容緩?(上)

馬斯克與Space X:探索太空為何如此重要且刻不容緩?(上)

好人長安君原創作品

(全文共計3700字,閱讀需10分鐘)

最近看到一個美國媒體公布的美國市場品牌價值排行榜(主要為美國品牌,國内企業僅華為和TikTok上榜),看完榜單後,我忽然發現Space X和特斯拉同時在前十名行列内,而Space X排名第五,還在特斯拉之前。

其實早就想做一個關于馬斯克和Space X的比較具體的内容,關于Space X的業務規劃以及相對應的戰略價值(包括星鍊計劃在内),關于這家公司與NASA的關系,關于馬斯克與它之間的關聯,關于它令人激動的應用前景等等。

我認為我們應當知曉三件事:第一,探索太空為什麼如此重要且迫切?第二,Space X到底有厲害?它可以解決哪些事情?第三,馬斯克的野心,以及對這個世界的改變會是什麼?

我們首先來了解第一件事——探索太空為什麼如此重要?

要搞清楚這件事,實際上就是弄明白以下幾個問題:

第一,以現在的科技水準,地球人口會超過100億嗎?

第二,一百年後,人類可以在太空定居嗎?

第三,海洋和陸地是人類生存的基礎,那現在為什麼要探索太空?

第四,探索太空,真的能讓世界變得更好嗎?

今天先聊聊前兩個問題。

馬斯克與Space X:探索太空為何如此重要且刻不容緩?(上)

第一個問題:以現在的科技水準,地球人口會超過100億嗎?

從世界人口增長曲線可以看出,工業革命之後,世界人口增速大大加快,而從二戰之後開始,世界人口增速明顯進一步加快。與這個曲線同步的主要有兩個影響因素:第一是社會環境的變化,第二是科技水準的變化。

簡單來說,影響人口規模的主要因素有兩個:第一是科技水準;第二是包括戰争在内的各類型資源争奪行為。

前者通過對生産力的極大釋放與促進,來提升人口規模。舉個例子,古代你一個人種一百畝地,天災容易歉收,種植技術落後導緻畝産很低,好的年景你能養活三十個人,壞年景可能一家人果腹都難,而且整個國家能夠耕種的土地很有限。但是科技水準的提升,可以讓畝産量迅速提高,對抗天災的能力迅速提升,甚至你一個人可以種一千畝地,整個國家的可耕種面積也能獲得提升,能養活的人能成倍增加。而這個時候,生存危機感下降之後,人口規模是很容易提升上來的。

而後者通過對各類型資源的争奪,将極大地限制人口規模的提升。接着上邊的例子來講,該國家随着科技水準的提升,人口規模迅速提升,而後科技水準的發展放緩,經濟水準同步放緩,但是人口發展自有其慣性,這個時候,資源的不足就會從底層邏輯上推動着整個國家去“開源節流”,所謂開源,就是用包括發動戰争等方式來争奪外部資源,所謂節流,就是控制人口增長。在曆史上,開源節流往往同步發生,因為資源争奪行為往往伴随着戰争,而戰争從本質來講,可以說是“開源節流最高效”的方式。

如果你能深刻明白這兩者之間的複雜關系,就會發現這是一個幾乎無解的問題——科技水準提升促進了人口規模增長,人口規模增長加快了資源消耗,資源消耗導緻的各類緊缺又催生了戰争……

順便說一句,二戰的結束不是因為人口銳減,資源與人口規模重新達到一個平衡,而是因為科技水準的提升讓人類可以利用的資源變得更多,也因而提升了人口規模發展上限。

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但不管怎麼說,科技發展一旦放緩,或者人口規模一旦再次上升到一個門檻值,那麼同樣的怪圈将再次出現,而它的成立基于這樣一個事實:每個科技水準所對應的可利用資源總量是固定的,而科技水準越高,意味着資源消耗速度越快,可利用資源總量減少的越快,那麼誰占有的資源越多,理論上來講就擁有更好的生存機會,以及更久的生存時間。

那麼這個怪圈能否被打破?

當然可以,方法也很簡單,提升科技水準,在現有可利用資源總量的基礎上增加新的可利用資源。

但這很難,很難,很難。

就比如說現在的能源危機爆發,那是因為現有的能源技術水準仍然停留于電氣時代,而這種技術水準所對應的可利用資源已經無法充分支撐起80億人體量的消耗。

馬斯克與Space X:探索太空為何如此重要且刻不容緩?(上)

電氣時代剛剛起步的時候,中國還處于清朝統治時期,地球上大部分地區處于封建時代甚至更為古老的社會結構統治之下,當時全球的人口規模大約在20億(1860s),而随着科技水準的提升,能源技術的發展着眼于利用,而非擴增更多的更大規模的可利用能源,是以一個半世紀過去後,目前人類社會主要使用能源依然是不可再生的化石能源,但現在的人口是80億,它對于可利用資源的消耗在迅速增長,但沒有新增的可利用資源。

目前雖然有各種風光水電新能源,以及真正具備大規模應用前景的核電,但它們目前仍無法取代傳統能源。

如果能源技術水準依然長時間無法突破,那麼資源争奪必然發生,人口規模的增長必然會被打斷,甚至于因為威力更大的武器的出現,人口規模甚至會出現倒退。

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在我看來,二戰之後的全球貿易架構改變了過往的資源争奪方式,人類從武鬥改為文鬥,進而誕生了寶貴的和平發展大環境。但能夠維持這個情況,主要原因還在于二戰後科技水準的提升,極大緩解了各國的資源焦慮,資訊時代的到來,也從一定程度轉移了這種焦慮。

但現在,随着人口規模的迅速提升,能源技術包括其他各類技術的發展,都無法解決“可利用資源正在越來越快被消耗掉”的這個問題。

是以我認為,在現有科技水準下的人口規模(78.9億)已經趨近了上限,甚至超越了上限。

而科技發展的必經之路,就是解決這一類事關生存危機的問題。

在現有的可選路徑中,核電就是理論上替代化石能源最好的革命性能源,或者說以“輕原子”(氫氦同位素)為主要核燃料的可控核聚變,将開啟下一個能源時代,并最大程度上解決由科技水準與可利用資源總量所限制的人口規模增長問題。

但并不能完全解決,因為人口規模的增長不僅僅受限于能源天花闆,那麼完全解決的方法在哪裡呢?

在太空。

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第二個問題:100年後,人類可以在太空定居嗎?

别的不說,如果要實作在太空小規模定居(比如1000人定居月球)的可能,那麼至少要實作兩點(第二點尤為重要):

第一,可控核聚變技術完全實作,并大規模應用;第二,太空沒有房地産開發商。

哈哈,開個玩笑,其實關鍵還在于能源技術的突破。

1964年,天文學家尼古拉·卡爾達舍夫提出了一套技術文明的分類系統,簡單來說就是根據文明對可利用能源的開發利用水準,将達到不同層次的文明分為三個類型,後來的人将它發展為五個等級。這個等級中,最低級的I型文明對能源技術的要求,就是能夠完全利用所在行星的全部能量,甚至可以大規模利用來自太陽的能量。但我們至今仍無法達到這個等級,是以在之後的新的等級劃分中,地球文明被科學家們列為0型文明。

而要突破0到1之間的天塹,可控核聚變在目前的理論中可以說是最理想的路徑。

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可控核聚變這個事兒我在這裡隻能說個大概,有興趣的朋友可以自行搜尋了解具體的細節(沒興趣的可以略過這一小段)。

在理論上有四種較為清晰的可控核聚變路線,分别是DD反應(A)、D-He3反應(B)、DT反應(C)和He3反應(D),我們用ABCD來代稱。至于反應物中的D、T、He3,則分别是氫氦的同位素。

從實作難度上來講,D大于B大于A大于C。而即便是最容易實作的C反應,點火溫度也超過1億度,并且它的核燃料之一氚的制取成本非常高,反應産物的處置成本也比較高,整個反應的維持成本也很高。

換句話說,最容易實作,但經濟性可能是相對最差的,環境代價也可能是最大的。

講完壞消息再說好消息,盡管C反應有這樣那樣的缺陷,但如果能夠實作,它的經濟效益也要遠好于現在的化石能源,好到什麼程度呢?1千克核聚變燃料釋放的能量大緻相當于8000噸汽油。

100年以内,可控核聚變的大規模應用可能就要寄希望于這個反應。

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而經濟性最好的反應是A反應,因為氘可以從海水中提取,地球上儲量大約為40萬億噸,以現在 每年的能源消耗量,這個儲量可以支撐人類使用1億年以上……換句話說,基本上等同于永久性能源了。

這個反應的理論點火溫度是6億度,這僅僅是反應,而要達到商用的程度,這裡邊要克服的問題遠超我們的想象,是以雖然很誘人,但100年内大機率依然無法實作。

而B和D則是比較理想的聚變反應,反應産物基本上不存在輻射,釋放能量也大,地球上氦3儲量雖然小,但近在咫尺的月球卻擁有豐富的氦3,太陽系中土星、木星同樣儲量驚人。

但這倆反應可能是更遙遠的未來才能實作的,而且很可能是星際旅行的重要先決條件。

當然這個事兒也不絕對,但總之就說明兩件事:第一,可控核聚變為突破人類資源桎梏提供了關鍵性支撐;第二,核聚變相關的資源将非常重要,包括地球的氘和分布于其他行星的氦3。

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木桶效應示意圖

那麼可控核聚變的初步實作,跟太空定居之間的聯系在哪裡呢?

這就要說回上個小節最後,說到能源革命并不能完全解決“人口增長仍然會出現瓶頸”的問題,為什麼這麼說呢?

主要是時間尺度和資源短闆的問題。

如果可控核聚變的大規模應用在100年内成為可能,科技水準的提升必然也會帶來人口規模的又一次躍遷式增長,這個時間可能還能持續數百年,但問題在于,人口規模的影響因素很多,能源隻是其中之一,它在很長時間内最容易成為“短闆”,但可控核聚變讓它成為了長闆,那麼相對應的,其他的可利用資源就很可能成為短闆,比如說金屬資源、水資源等等。

幾百年後,盡管我們的能源非常富足,但水資源無法滿足幾百億人口的需求,金屬資源無法滿足建造大量太空交通工具的需求,同樣會遭遇“人口規模困境”,并可能出現新的資源争奪戰。

那怎麼辦呢?

隻能往太空發展,從地球外部擷取資源,這才是人口規模能夠不受限制增長的終極邏輯。

而可控核聚變,将是我們實作太空定居這條小目标的起點。

我們最大的幸運,是知道了這個起點的存在;而最大的不幸,則在于這個起點的遙不可及。

但你沒辦法,這是必經之路。

現在人們都知道了可控核聚變的實作難度之大,那麼是不是就等着這技術出現後再探索深空呢?目前的太空對于具體的國家究竟意味着什麼呢?

這就是我們下一篇内容要講的,我們為什麼現在就要大力發展航天科技,去探索太空。

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寫在最後

曾有一句網絡流行語令我記憶尤深:我們的征途是星辰大海。

2022年即将走完它的第四個月份,在這不到半年的時間裡,我們旁觀了一場戰争的爆發和延續,能源危機、氣候危機,疫情的蔓延,經濟的衰退……

如果放在更長的時間尺度去看,人類在過去五百年間創造了空前輝煌的科技進步,但同時也創造了空前的資源消耗速度,同時伴随着科技發展遲緩,與人類社會天然存在的文明的對立和敵視,讓我們始終走在龐大而又漫長的内耗之路上。

但地球上的可利用資源并不會增加,反而卻在越來越快地被消耗掉,是以資源危機從一個較大的時間尺度來看必然越來越嚴重,并最終威脅人類的生存。

是以很久之前以及很久之後,已經并将依然有很多人把目光看向蒼穹。

我也同樣認為,當地球上的國家變成一個很大的囚籠困境之時,唯一的希望在太空。

下一篇内容再見。

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