小行星殖民指人類在小行星建立永久定居點的構想。
基本介紹
- 中文名：小行星殖民
- 定義：人類在小行星建立永久定居點的構想
小行星殖民簡介,小行星殖民內容,
小行星殖民簡介
小行星殖民內容
無人探測器/機器人實現採礦和基本物資自持之後再上人操作比較有意義。造得出遊戲顯示卡的國家才造得出ITS火星大寶艦的發動機。ITS基本上算各種大規模開發太空的方案當中唯一既有經濟性又有可行性的方案，以前的科幻也沒想到化學火箭在技術實現細節上還有幾個數量級的性價比改進空間，而且可以被信息技術的進步給挖掘出來。
另外可控核聚變對湍流問題的依賴比火箭發動機更甚一個級別，電漿湍流理論還處於萊特造飛機的原始階段。高氯酸鹽可以製取氧氣、可以做火箭推進劑，還有水和二氧化碳，居家旅行都齊活了。腦補太空人像農村熬硝土做鞭炮一樣支起大鍋熬高氯酸鹽灌進鋼管做火箭。
太陽系內殖民遠遠不需要可控核聚變，頂多用到裂變。而且不進行太陽系內殖民，地球人可能撐不到可控核聚變解決那一天。太陽系外殖民基本上需要可控核聚變了。
薄膜可以做到微米級，功重比潛力非常高，成本還隨摩爾定律下降。而且適用於小衛星和跟半導體行業和新能源行業分攤研發成本，商業模式好。[2]
注意人類玩火從燒烤到冶金到熱機逐漸升級了幾千年，其中從蒸汽機到內燃機再到燃氣輪機（包括液體火箭）也有幾百年。大航海時代初期還在用帆船+冷兵器，一船一年死一半。
這樣看，靠化學火箭+電推實現火星殖民/小行星採礦的可行性挺大，可控核聚變多拖幾百年沒準也能搞定。
還有一件看上去反直覺的事：其實航天花這么多錢玩的不是火，是電，甚至代碼。因為航天燒的大部分錢燒在電子信息上（火箭只值一個零頭），現在當然比60年代便宜。
首先太空飛行器貴在電子系統上。即使以現在電子行業所謂白菜的程度，通信衛星仍然比火箭貴十倍，網際網路巨頭的體量也比SpaceX大十倍百倍。如果不算（養活過整個矽谷的）電子系統只堆鋼堆鋁，土星5號的造價會從航母貶成貨輪甚至漁船。其次當年發動機試車燒掉一個水庫的煤油也可以大部分用軟體模擬替代。現在算汽車尾氣排放的普通CFD燃燒模擬軟體比算火箭發動機燃燒不穩定性的要求精細的多。亞馬遜藍色起源的BE-4，長征9號級別的發動機，前幾天悶聲發大財的就試車了。
問題在於基礎物理定律突破間隔期/天花板期的技術進步減速會引起一系列經濟社會效應：一是高增長泡沫變成龐氏騙局，二是大殺器擴散野蠻人逆襲，很容易重蹈農耕被遊牧虐的覆轍。
古希臘古羅馬被遊牧民族毀掉之後碎片能傳承到近代歐洲還好，古代中國和其他古文明停滯成了費米悖論“被外星人當蟲子虐”。工業社會崩起來供應鏈斷裂核武器失控可能直接毀滅了，或者輪迴幾次耗盡化石燃料永久性重返農耕文明。
理論上說本次工業文明頂峰有希望像徐福東渡一樣挑戰一下火星殖民/小行星採礦，SpaceX的MCT號稱要在幾十年內搞到一船運100人的程度。但是現在全球金融動盪油價暴跌的程度沒準要龐氏騙局泡沫破裂了。
發展可控核聚變不如太空殖民，後者不僅容易還能給前者爭取500~1000年的時間視窗。化學火箭殖民火星是可行的，一百年前齊奧爾科夫斯基算出這個結論之後才開搞液體火箭。而現在的核動力的成熟程度相當於燧人氏的篝火，一不小心還會把山燒了（可怕的核污染），離蒸汽機的成熟程度遙遙無期。
其實大航海時代初期只用了木質帆船+刀劍，不是蒸汽鐵甲的堅船利炮。
薄膜太陽能電池能在二三十年內解決地面和飛船的動力需求。只有飛機和火箭需要燒燃料，剩下的石油主要用來做塑膠。
只要太陽系範圍的大航天時代搞起來，火星和諸多小行星形成小國林立的局面，人類文明的政治壽命可以再延長500~1000年，這么大的時間視窗留給可控核聚變夠了吧？
通用量子計算機，計算能力得到幾乎不可思議的提升，帶動所有行業的進步。理論上統一場論最好，套用上人類可能幾百年內到不了相應的能級……可控核聚變太low，短期內成本收益比裂變核電站好不了多少，重要性還不如殖民火星開拓邊疆（對文明更新很重要）。稍微長一點的時間上，薄膜太陽能電池會便宜到鋪戴森球的程度。直到恆星際航行時代才有必要使用可控核聚變，但是到時候的工程水平解決不了才怪。可預見的未來開發火星和小行星在技術和經濟上都靠譜，NASA 完成研發開始立項造船了。當年為阿波羅登月而發明的大量技術和產品現在已經成為廉價日常工業品，使得當代的太空飛行器研發製造成本遠遠低於阿波羅登月的時代，同樣的經濟投入可以支持大的多的項目。考慮到設計比製造貴幾倍、載荷比火箭貴幾倍、電子系統比結構件貴幾倍、加工組裝比材料貴幾倍、材料比燃料貴幾倍，當代太空飛行器的成本仍然遠遠沒有降到物理極限。電子信息、機器人、3D列印等技術的發展還可以進一步大大壓縮太空飛行器的單位成本、在投資規模不變的情況下提高太空飛行器的產量。
薄膜太陽能電池、電力電子技術、化合物半導體這些新能源發電投資熱潮的產物使得離子發動機（以下簡稱電推）成為主流的太空飛行器動力。在小行星帶以內的日照條件下，對於時間要求不嚴（幾個月到幾年）的探測器或貨船，電推可以取代核動力，把深空航行的成本降低到與地球衛星相當的程度。電推類似於質譜儀或電焊機，用高壓電把氙氣、氨水、塑膠、金屬等工質電離後形成離子束高速噴射出去產生推力，比沖達到1000~3000，工質消耗量少。而且工質不含高能種類廣泛，可以就地取材。CIGS薄膜太陽能電池和氮化鎵電源晶片的耐輻射壽命也長到變態，有可能做到太空飛行器在補加工質之後反覆使用，成為行星之間往返的廉價貨船。像現在的海運貨櫃貨船一樣，慢一點但是很便宜。
有了廉價的貨運，在火星建立考察站的成本已經接近現有的國際空間站（飛往國際空間站的大部分飛船都是貨船，換人的次數相對少的多）。
下面進入開發當地資源的環節。
火星有二氧化碳、水、土壤，可以種植食物，像《火星救援》裡面的情節一樣，實現部分自給。注意現在的國際空間站完全沒有自給能力，吃喝都靠火箭送。因此有部分食品自給能力的火星考察站維持成本低於國際空間站，達到這個目標就意味著開發火星已經越過了啟動門檻。隨著更多的設備逐漸抵達火星，能在當地自給的物資種類越來越多，維持成本會越來越低、開發規模會越來越大。
小行星成分類似隕石，碳質的小行星有碳質球粒和氨水冰，也有可能建溫室種莊稼住人。鐵質的小行星類似隕鐵，有鐵、鎳、貴金屬。而且小個頭的小行星引力很小，有些還處於亂石堆狀態滿地碎塊。因此電推貨船可以在小行星上直接起降、抓取礦石，甚至當加油站補充工質。
如果電推貨船“燒”金屬工質，用發動機當質譜儀可以直接把各種貴金屬離子從束流里分離出來回收。到了停泊在空間站大修的時候，直接把金條從發動機上拆下來付維修費。
目前根據同位素測試結果，現在地面上的金、鉑來自隕石（地球自帶的都沉入地核了）。而且天然金、鉑形狀也類似隕石，這暗示著也許有純金的小行星隱藏在小行星帶的群星里等著淘金者光臨。
人類的教育不僅沒有到極限還落後了幾百年，成為制約其他方面發展的瓶頸。強AI、可控核聚變、常溫超導這三樣遙遙無期，但石化燃料仍然堅挺，太陽能可以長期續命。太陽能社會的極限在缺乏殖民地帶來的社會結構和地緣政治問題，殖民火星或小行星靠譜。“星際航行”包括太陽系內航行跟太陽系外航行，二者有天壤之別不能混淆。
現有的教育制度在全球範圍內基本保持了牛頓時代的樣子，沒有像其他行業一樣現代化。結果耗費了學生成年後大量的時間，造成了嚴重的博士生大齡、高學歷低生育率、一般學歷就業難等問題。除了技術大停滯，還造成了越來越嚴重的階層族群危機（福利國家入不敷出、美國拉美化、歐亞大陸綠化）。
尤其是中國教育，花在中學反覆篩選上的精力超過了傳授知識和能力本身，大學教育卻與業界需求斷裂。而且從國小畢業之後不再訓練口語和套用文等自我表達能力!（爭論漢字優劣論和方言存廢論的人，看看這個可怕的事實。）
最近10年之內，網際網路造就了教育MOOC和商業O2O，有理由相信二者的結合和進一步創新能在下一個10年之內開啟新的主流教育模式。（最多不超過20年，誰還記得20年前的網際網路什麼樣？）
強AI、可控核聚變、常溫超導三樣東西經常被認為幾十年內隨時可能搞出來，實際上根本沒有清晰的原理路線圖，屬於“未知的未知”。真正解決可能要上百年甚至幾百年，遠水解不了近渴。
石化燃料加上太陽能可以長期續命。現在全球經濟和油價的趨勢表明，落後國家工業化過程逐漸進入尾聲。由於全球社會結構金字塔的限制，全球能耗不會繼續高速指數增長。按指數增長計算出來夠用幾十年的燃料，按線性增長或振盪增長夠用幾百年。而且太陽能電池有相應的摩爾定律，成本已經接近石化能源，未來幾十年就會開始比石化能源便宜。隨後太陽能可以逐漸接管大部分能源需求直到用電和二氧化碳合成有機物，實現永續利用。
太陽能社會的壽命不再受到能源限制，僅取決於文明衰朽朝代更替的壽命。在沒有邊疆和殖民地可以開闢的情況下，國家趨於“內卷化”，直到內斗內亂。因此開闢“高邊疆”（NASA的說法），趕在強AI出現之前殖民火星或小行星有相當的必要性。
用常規化學火箭殖民火星或小行星的成本正在與阿波羅登月逐漸趨近。現在大量IT、家電、五金、塑膠類消費品都是60年代為了阿波羅登月和冷戰發明出來的。以占GDP比例計價，60年代物質匱乏，火箭研發和製造成本遠高於現在。因此以現在的產能進行量產，可以把單位成本拉低到阿波羅時代的幾分之一。殖民火星或小行星的發射規模約相當於阿波羅登月十幾倍，現在的開銷僅比阿波羅計畫貴幾倍，接近或少於三軍軍費。
一個很有意思的現象：北京的房價（約10萬元每平方米）已經與電晶體晶片單位面積造價（約0.1元每平方毫米）相當，而地價更高若干倍，達到晶片售價。人已經住在晶片上了。
按照1萬美元/kg的發射價格，把80kg的人送到衛星軌道需要約500萬元，也相當於一套房子的價格。當然載人航天發射幾噸的飛船包含生命保障系統和給養等貴的多，但如果飛船容積率較高並且能夠完全重複使用、在太空的物資能夠就地取材（小行星有碳有水有金屬），則發射的載荷會逐漸趨近於以人本身為主，移民太空的成本會逐漸趨近於移民北京的成本。
很多人認為“星際航行”需要可控核聚變，實際上只有太陽系外的航行才需要可控核聚變。太陽系內的航行速度增量十幾千米每秒，屬於常規的化學火箭和工質電推進、工質核推進可用的範圍。太陽系外的航行速度增量約0.2c =6萬千米每秒，才需要使用核聚變或者雷射推進等“無工質推進”。而且太陽系外能獲得的資源是否夠航行的燃料都很難說。
反過來看，在太陽系外航行之前，可以把火星和小行星帶幾千顆小行星殖民一遍形成太陽系聯邦，甚至可以修戴森球。按人類歷史的節奏，這些夠(在社會結構上)玩幾百到上千年了。這么長的時間可以給強AI、可控核聚變、常溫超導等基礎技術提供極其寬鬆的研發時間。
弱AI級別的計算機技術給航天帶來的低成本紅利尤其值得重視，如微小衛星，以及SpaceX著手發展的下一代CFD仿真算法。目前太空飛行器成本只有2%在物料上，有著極大的成本壓縮空間。充分發揮弱AI的能力，可以達到太空殖民所要求的成本範圍。
建造或改造大行星的工程遠超人類能力，改造小行星相對可行。找個直徑幾公里以下的小行星，改完正好相當於一座城市的居住面積。相對於造飛船式的太空城市，又有可以就地取材、無需發射大量原材料的優勢。而且各個小行星組成類似古希臘城邦式的社會結構也比較健康。
矽類小行星太脆，金屬類小行星挖不動，碳類小行星有碳有水倒是合適然而更不結實……既要能自給自足，又要挖穿在自旋下保持結構穩定，這種小行星真不好找……
可以在小行星之間互換一下材料，航行需要的dv和推力很小，金屬類小行星可以直接用盾構機當整塊的不鏽鋼進行機加工，碳類小行星的水冰可以直接作為工質使用，加上有足夠的體積禁止，是核電推進的理想平台，同時也是最佳的農業基地（如果能解決低重力種植技術）；矽類小行星可以作為半導體原料基地供應低重力晶圓廠……但問題就是能夠作為殖民城市的小行星根本就沒有啊……總不能給碳類小行星打孔澆灌混淨土吧？矽酸鹽水泥還要從矽類小行星生產，鋼鐵還要從金屬類小行星開採……最後強調一句，這真的是土木狗的未來……如果太空金屬3D列印技術成熟能把鐵質小行星（隕鐵）就地磨粉列印成太空飛行器，就有前途。否則運輸成本遠遠高於材料本身價值，沒戲。
