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发表于 2019-7-11 21:40:47
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这是一个有趣的问题
首先,这样的现象在几十亿年前很可能已经发生过——地球和一颗起名为忒伊亚的行星发生猛烈撞击,撞击飞溅的物质最终形成了月球,这是是月球形成的主流理论。虽然忒伊亚被推测为火星大小不能说是巨行星,不过依旧足以摧毁全球,让全球地面都成灼热的熔岩海。
其次人类已经发现闯入太阳系的外来物体——那个“奥陌陌”,虽然只是一颗小行星/彗星。然而人类已经发现宇宙中存在自由漂浮的流浪行星,流浪行星受其他恒星等天体引力影响是有可能闯入太阳系,就可能撞上太阳系天体包括地球。所以这灾难未来可能再发生,当然概率非常非常非常低。
如果真的发生了应该怎么办?
有好消息也有坏消息,首先说坏消息。大部分人都希望设法偏转改变目标轨道来保卫地球。然而题主说的是巨型行星不是小行星,总所周知太阳系有四颗巨行星分别是木星、土星、天王星、海王星。那就有先例1994年木星遭到苏梅克-列维9号彗星猛烈撞击,能量相当于地球所有核弹总和的600倍而木星轨道并没有明显改变。这意味着偏转是不可能的,只有收拾家当跑路避难。
左下角是彗星撞击的火球,右边是木卫一,红外波段拍摄
有人觉得可以设法推动月球去撞巨行星挡枪,这是被某科幻小说误导了。首先月球质量过于巨大,改变月球轨道远远超出人类能力范围。其次木星的质量是月球的95,340倍,按现行天体定义标准,巨行星的上限是13倍木星质量(更大的就成褐矮星了)。那95,340X13=1,239,420倍月球质量。你觉得一只蚊子撞你身上能阻挡的了你吗?
接下来说好消息,地球和忒伊亚的撞击表明行星撞击并不会毁灭太阳系。这意味着为了保命无需跑出太阳系进行恒星际飞行,可以就近在太阳系内避难,那就让疏散好办多了。更棒的是有100年时间来准备避难。
先提个醒,只见过独木舟、舢板的人是很难想象敦刻尔克大撤退和诺曼底登陆的。
在确定必然和地球撞击后,全力投入资源在10年内开发出高效、经济、安全的可完全重复实用发射载具简称RLV。(SpaceX、蓝色起源、ULA等都爽了)把从地面发射物体到近地轨道的成本降低到10-200美元/千克这量级。注意无需核动力,实用成熟的化学火箭技术就能办到,甚至无需超音速燃烧冲压喷气发动机那样的技术,氢氧或者液氧甲烷火箭即可办到。注意,无需核动力,用核热火箭虽然能让载荷翻倍,但是昂贵和危险性、放射性污染抵消了高比冲的优势。
然后就是大规模的市场化生产运营。假设全球建造2000架以上超重型RLV(波音747产量超过1500,波音777和A330差不多也是1500架左右),每架超重型载荷为600吨(取消的SpaceX的ITS载荷550吨、海龙载荷600吨,NEXUS最大1200吨)每周发射一次。1年有52周,留2周给休假、额外维护。那2000X600X50=60,000,000吨,每年至少有六千万吨的发射能力。考虑到这是面临灭顶之灾的危机,比二战还恐怖。那超重型RLV的产量很可能再增加,同时技术的进步很可能也会增加出勤率。那产量和出勤率双双翻倍后那年发射量就是240,000,000吨以上。假设一半的运力用来撤运人员,每人连同行李补给以及占用的结构和设备为1吨。那每年能把1.2亿人口送到近地轨道。10年就是24亿,就算100年时间里有50年能大规模撤离人口,那足够撤出60亿人口。那大部分人都能撤离,如果配以计划生育措施减少人口,那足以撤离全球所有人口了。
至于经济,假设每艘10亿美元(A380造价为4.456亿美元),在大批量流水线+工业机器人加成的情况下打对折到5亿美元也是有可能的。那5亿X4000=20,000亿美元,由于考虑生产和大规模建立相关基础设施、扩大产能需要时间。那就分摊到10年里,同时追加1.5倍投入,那就是全球每年投入3000亿美元。根据公开资料,美国2019年军费预算就7170亿美元,中国大陆2018军费1750亿美元,俄罗斯2018年军费663亿美元。再考虑其他国家以及危机来临时的非常投入,这完全能承受。
近地轨道上没资源,大气阻力也会导致轨道衰减落回地面,不是久留之地。所以就需要下一步计划衔接配合。NASA早就研究过巨型太空太阳能发电站,在1970-80年代的技术标准下最大的每个发电功率10吉瓦,质量50,000吨。巨大的发电能力可以驱动成熟的电推进系统。把巨型太空太阳能发电站以现代技术进行升级完善,换用效率更高的光伏发电系统,把功率提升到15吉瓦以上,并且适当的加固结构,安装推进系统和货运、客运设备,成为超级太阳能飞船。功率比以1兆瓦/100吨质量为计,那1,5000X100=1,500,000吨。这150万吨的超巨型太阳能飞船,假设2/3质量作为载荷(电推进系统比冲很高,消耗推进剂少,加速度低也意味着结构载荷小,结构质量能很轻巧),那就是每艘100万吨载荷,这样的巨型飞船和相关支持设施用月球、俘获的近地小行星材料大量建造,电推进系统和光伏阵列等在自动化生产线批量生产,然后自动组装下会很廉价,虽然更大更重,实际上巨型太阳能电推进飞船很可能比超重型RLV便宜。这样飞船的光伏阵列面积堪比一座大城市,很宏伟,但因为微重力和低推力低加速度,可实际上纤细轻巧、薄。
用巨型太阳能电推进飞船,足以把人类和地球其他生物样本、文化遗产等撤到火星乃至主小行星带。如果配以设计良好的轻型聚光结构例如极薄的镀铝聚合物反光膜+铝或者碳纤维骨架,甚至能去木星系统以及木星特洛伊小行星群。先期发射技术人员和一系列生产设备、机器人去火星、主带小行星、木星特洛伊小行星、木卫四(木卫二和三都在木星磁场辐射带里)就地开采资源大规模建设基础设施(包括更多自动化生产机械,精密部件例如芯片、润滑剂等暂时可以从地球多带点,机械结构和建材是质量大头)和栖息地(包括巨型太空城市)。为安置地球撤离的人口和其他物资做准备,最终芯片、引擎、药物等高科技生产线也会随着历史的进程而搬走。
谷神星和其表面
木卫四和地球、月球的对比,比月球大很多
木星特洛伊小行星(绿色)
巨型太阳能电推进飞船启程时的推进剂可以用月球丰富的铝(用电弧汽化+感应或者电子轰击成离子或者等离子体),也可以开采月球极地冰获取水(反正猛烈撞击下月球凶多吉少)、近地小行星的水合矿物提取水等。还能用在巨型太阳能飞船送完人货时返程运来的来自主带小行星、木星特洛伊小行星的水乃至火星的二氧化碳作为推进剂。
经过几十年全球人类和无数人工智能、工业机器人的共同拼搏下,终于在撞击发生前把大部分人类(某些野蛮、危险的人没办法带,例如...)还有地球大部分生物的样本(包括部分可繁衍活体、种子和DNA等)以及文化艺术遗产、学术资料、完整的工业体系等撤离地球。通过适当人工干预来生产食物、循环水和空气,居住空间暂时可能比较紧巴,不过慢慢会宽敞扩大的,活下来就算胜利。在太阳系其他地方含泪见证自己的发源地毁灭,人类文明被迫进入一个新篇章。当然撞击溅射的部分碎片可能带来危险,不过碎片相比巨大的行星还是可能人工用核爆等偏转的,毕竟质量小很多。太空城市也能通过自己的轨道机动能力规避大型碎片。
至于散居在火星、主带小行星(包括矮行星谷神星)、木卫四、木星特洛伊小行星的几十亿人类,未来如何发展又是另一个故事了,可惜很多壮观的生物例如蓝鲸等可能暂时只能以DNA和胚胎形式存放在液氮低温容器里了,也许以后有空有灵感可以试着写成硬科幻。
注意了,我说的这些解决办法无需什么黑科技,甚至可控核聚变都不需要。只需要发展完善现有的技术,挖掘潜能。并且给与足够的人力、物力、财力支持就能办到。结论是如果100年后真有这样的危机,人类文明和地球大部分物种能延续(虽然大部分其他生物暂时冻在杜瓦瓶里)由于夜深,头有点晕,计算可能有失误,可能有错字。
更新一下
抱歉因为昨晚头晕,不小心把A380造价从4.4亿打成44亿了。
高科技产品的造价很大一部分是研发投资和建立生产线设备、专业人才的投资,而生产线维护、电费、原料费等相对是小头。某种程度上好比一本书的纸张、油墨、装帧费是小头一样。尽可能的标准化流水线大批量生产就能有效降低成本,生产线始终保持满负荷同样降低成本。
人工智能、工业机器人很擅长做重复性的劳动,用自动化工厂大批量标准化生产能满足产能需求。大家也知道现在人工智能和工业机器人发展非常快。人工智能虽然无法用来创新,但是重复劳动生产部件然后组装并且初步测试是没什么问题。难度比很多人动不动嚷嚷的可控核聚变、无工质推进、重元素核聚变等不知道容易多少了,我记得现在连富士康都在大量采购机器人。波音还是通用已经给工人配备机器人外骨骼了。
关于循环制造氧气,可以用化学方法人工制造,也能通过转基因微藻在生物反应器里通过持续光合作用吸收二氧化碳生产氧气,同时处理有机污水。食物同样可以用某些微藻破壁处理后加工成面粉,还能用微藻作为鱼虾饲料提供动物性蛋白。还能通过垂直多层水栽转基因高产作物来满足。微藻之所以重要是因为单细胞藻类通过细胞分裂繁殖,环境合适的情况下是一分二、二分四、四分八、八分十六那样的指数级增长,所以很适合紧急时期大规模培养。鱼虾甚至昆虫因为占用空间小、繁殖快很适合作为动物性蛋白来源。蒸馏、半透膜法净化污水也很成熟。对于难以降解的塑料废物可以用超临界二氧化碳以及等离子弧等处理。
注意通过人工干预而不是纯靠自然生态循环,能避免生物圈二号遇到的麻烦。通过合理设计农业区合理安排农作物和转基因技术、合理管理生产,能够做到在太空供养数十亿人口。
至于推进剂问题,没石油生产煤油就用甲烷(沼气、天然气)还有氢。为什么不使用核脉冲飞船是因为核脉冲飞船虽然强大,但是只能上天无法降落回地球表面重复用。加上大量的核脉冲飞船同时起飞,在地球磁层内的大量核爆会带来强烈的EMP干扰,还有导致核爆产生的高能带电粒子被地球磁场俘获成为额外的人造辐射带。
昨天我忘记说的是清除范艾伦辐射带也是计划里重要一环,可以用超导电缆等工具把困在地球磁场内的高能粒子疏导排出,已经有这方面的研究。
至于带多少人,这的确是个问题。计划生育是个好工具,还有教育上也要改变,让人们能够适应未来的地外生活,并且对社会有用、素质高。那些愚昧无知、素质低下、迷信、会搞事和传谣、无一技之长的人还是留地球上吧。现实一点的话,我觉得大部分非洲和部分中东地区的可能跑不掉了,因为过于愚昧、贫困、无一技之长而且爱搞事。动不动喊安拉胡阿克吧然后...谁受得了啊?
对地球,跑路前用无人机和卫星进行全方位细致测绘,特别是无法带走的风景名胜文物古迹、奇观例如长城、故宫、金字塔、雅典卫城、马丘比丘、大堡礁、亚马逊雨林甚至是泰坦尼克号残骸等,再也见不到了,那些是人类文明的重要遗产。对地球生物也要全面的采集样本,尽可能确保每一种生物都有足够多样的DNA保存下来,当然能携带活体或者种子就更好了。
至于近地轨道的容量,近地轨道不是长久待的地方,只是换乘站。每年人类民航客运班次远超过我设想的天地运输,只要指挥协调得当就没事。我强调载荷600吨级的超重型RLV也是降低航班密度,增加安全性、简化航管复杂度。
火星、主带小行星、木卫四、木星特洛伊小行星都有丰富的水和有机物,满足生命支持绝对没问题。大建设开采月球和近地小行星资源提炼硅、金属等用来造船造必要的基础设施时会产生大量的氧,那些氧就可以给逃难船作为生命支持用。
至于会不会社会动乱,让人绝望去破坏疏散计划?我觉得可以避免,首先人类自暴自弃通常只发生在彻底绝望的情况下。只要有一丝希望就还会坚持努力。因此足够大的能让多数人都疏散的运能就很重要。既然多数人都能逃生,而不只有精英。那么就会努力工作,确保自己更好更快的保命逃亡。对于搞事的一小撮人例如反智主义者、神棍们,多数人为了确保自己逃生的希望,会自发打击搞事的少数人,寻求稳定避免逃亡计划被干扰破坏。
至于地下避难所,地球哪怕遭到月球大小的天体撞击,整个地壳都会破碎熔化。如果是木星那样的巨行星撞击,那地球可能直接先被潮汐力撕裂,然后被巨行星吞噬。所以地下避难所只会是坟墓,无法逃生。
安定人心的关键是两个字——希望
关于带多少人我再说一下,人口好比矿石,人材(指有社会所需一技之长的人)才是资源。只会简单体力劳动不学无术的人在人工智能自动化时代只会成为累赘——干活力气不如机器人、耐力也不如、精确度稳定更不如,在地外环境下生命支持也比给机器人供电麻烦,更关键的是低素质人口往往还容易瞎搞事!带这样的人上天显然是浪费资源,是自杀行为。所以就需要通过合理的教育和培训把人口转换为可用的高素质人材。这样对人类文明才是有用资源,而不是几乎无用的累赘。要给每个人接受教育培训的机会,如果自己实在不努力,只会搬砖。那可能就没船票了。
光有只会享乐的权贵土豪,没广大老百姓,那活下来谁养他们?你把蚁后从蚁穴里挖出来单独关,能活吗?2012还是某些小说里只有极少数人上船能活下来是为了增强艺术、戏剧性和冲击力。有人也许会说机器人,然而如果人工智能机器人能做到任何人类能做的事,那人类要担心的是被人工智能淘汰,击败灭绝了。
对于贫困的非洲国家,最好采取资源换名额。同时杜绝宗教极端主义者等有危险性的人群上船。带无用而有危险或者潜在危险的人群上船不如多带野生动物和植物种子,大熊猫等肯定带活体。
那些实在上不了船的人群,可以用物质刺激笼络安抚,反正很多人跑路特别是富人不可能把所有财产都带上天,例如豪宅、游艇、豪车、高尔夫球场等。所以那些留下的物质财富可以去给上不了船的人群享受。实在不行还能用某些成瘾性的东西去麻痹那些无可救药不求上进的人,例如笑气、烟酒甚至还有猫(如果觉得留下猫不人道可以用机器猫)、某些两栖动物(这个泛滥成灾 公路商店ontheroadstore:澳洲狗舔蟾蜍上瘾,戒毒所也阻止不了它们复吸 我觉得人舔应该也有用,反正我没试过)等等,当然这些人必须跟主流隔离以免危害社会。执意搞事就统统逮捕送沙漠或者孤岛,武装机器人看押,天上无人机盘旋。非常时期非常手段。这就是大绑架萝卜。
忍不住加上一句:请勿把虚构幻想小说当科学,觉得能轻松移动地球或者月球,以及干掉逃亡主义、黑吃黑狠斗等。记得分清文学和科学、社会学,一定要分清虚构和现实。不要被软科幻误导。
关于人心的问题我再强调一下,国家机构的公信力非常重要,如果公信力强、政策有可持续性保障、不撒谎、公正透明。那么有关方面就能有效对抗各种谣言。更重要的是不放弃多数人,让多数人都感到自己没被抛弃、满怀生存的希望。然后明确奖惩严格的机制,对疏散活动公开透明,避免有人发球难财。这样把恐惧化作为求生而奋斗的动力、凝聚力。如果你被一条凶恶的大犬追咬,而你又打不过它,那你肯定拼命跑。
如果撒谎成性、撤离只是少数人的特权、或者黑箱不透明,那么底层不乱、人心不散、没人去破坏阻碍才怪才怪。谁会愿意累死累活服侍少数权贵跑路,结果自己还留下等死?要想底层自发爱国家,首先国家得爱底层。
记住就是智商再低人也有基本的趋利避害和求生欲。
关于生态问题,我反复强调人工干预修正。某小说里提到的生态水晶球那样的玩意为啥持续不了很长时间就消亡?这是规模太小,余量低等导致的。那如何避免?大多数人第一想到的是更加尽可能的模拟地球并且扩大规模。很少有人想到人工干预修正这手段。某小说的生态水晶球本质是个封闭式鱼缸。长期养鱼、成功繁殖、持续的都往往有人工干预手段,例如在缺氧时气泵加气打氧,水质混浊时开启过滤器水泵或者干脆换水、有害生物滋生时人工清除、化学失衡加药物修正,而不是放任自流。
无法模拟地球纯自然循环长期维持不等于不能通过人工干预修正长期维持。人类未来地外定居也是那样,离不开人工干预修正,这样才能长期维持下去。
至于人类在地球以外的文明会是什么形态,我认为在火星、木卫四、土卫六、谷神星等相对比较大的天体上可能是联邦制共和国,类似现在的美国。而小行星、太空城市上可能是城邦共和国。可能类似当年古雅典、威尼斯、热那亚那样,有民选的执政官/总督以及议会,也可能有新加坡那样半权威或者说开明集权的政体。要记住的是小规模文明更方便全民公决之类的活动,而且相对孤立的小规模文明、城邦如果作大死蛮干(例如隔壁),没人能当冤大头养你,就很可能团灭或者溃散逃亡。
补充一下,关于发电,有人坚持迷信可控核聚变,认为没可控核聚变无法提供能源,那我就做个简单的计算,计算一下太阳能能否用在木星轨道。
首先地球轨道上的太阳常数是1361瓦/平米,如果用现在很成熟的发电效率为20%的硅太阳能电池,那每平米也能发272.2瓦电。当然有更高效的选择,例如发电效率超过30%的多结砷化镓、甚至效率可能超过60%的碳纳米管光伏电池。不过前者太昂贵,原料没硅丰富。后者技术难度大,还在开发研究中,就以容易制造的硅光伏电池为基准。
木星和太阳的距离大约是地球跟太阳的5倍,根据平方反比衰减,可以算出太阳光强度大约是地球1/25,如果效率不变那大约每平米10.8瓦。一个足球场面积发电功率超过7千瓦。用反光薄膜可以聚光,目前反射率90%以上的薄膜已经能做到10克/平米,5-10年后能做到1-2.5克/平米。并且在太空没有面积限制,微重力加上薄膜轻巧也不需要厚重支撑结构。所以假设薄膜聚光镜聚光面积为1平方千米,考虑到抛物面和支撑结构以及光伏电池自身的质量那大约是10000-5000吨,用20%效率的硅光伏电池。考虑到薄膜反射率(以保守的90%计)损失,那是就16,200千瓦的发电功率,可以满足上千个家庭用电需求。所以通过大型反射镜,在木星轨道能够使用太阳能发电。反射镜和结构可以用铝制造,电池自然用硅。铝和硅在太阳系非常丰富。
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其实我更好奇撤离地球后原有的民族国家会如何演变,大国可能占小行星建太空城群名义上延续下来,可能会有上海星城、杭州星城、华盛顿星城等,毕竟小行星比地球上国家总数还多不知到哪里去了,一颗小行星的资源能建设供养多座太空城市,至于多少座取决于小行星质量和成分。而火星等大型天体更可能是不受民族国家影响的独立政权,可能会愿意接收部分筛选后的难民但会拒绝地球国家的主权要求。 |
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