DAOrayaki |我们应该建立火星文明还是太空矿产帝国

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投票进展:DAO Reviewer  1/0 通 过

赏金总量:60 USD

研究种类:Space immigration, Mars Civilization, Asteroid Mining

原文作者:   Erik Engheim

创作者:xinyang@DAOrayaki.org

审核者:Yofu@DAOrayaki.org

原文:  Build a Mars Civilization or an Asteroid Mining Empire?

对于人类未来航天文明的设想,是与埃隆·马斯克想做的那样,火星上创造一个文明,还是如同杰夫·贝佐斯的愿景一般,栖居在奥尼尔圆筒(O’Neill cylinders,在太空中提供重力的一种圆柱体结构)中开采小行星?

我们对于太空的想象出现了分歧。埃隆·马斯克的愿景是以与地球文明相同的方式重新创造文明。找到另一个星球,比如火星,然后用矿场、农场和工厂建立起城市。这是一个容易想到、可以理解的概念。大多数人都是这么想的。几千年来,我们都是在一个星球的表面上建造东西,一直如此。

然而,这并不是我们未来在外太空的唯一设想。其他人,如杰夫·贝索斯反而更关注太空空间,将其作为一个利用资源和制造东西的地方。与埃隆·马斯克相比,贝索斯更专注于空间站。例如,他已经发起了一项倡议,建立一个名为“轨道礁”(Orbital Reef)的私人空间站。

杰夫·贝索斯和合作伙伴设想的轨道礁空间站的渲染图片

这都是为了向最终的未来迈出第一步,在轨道上充满了复杂的制造作业,巨大的空间站通过旋转创造人工重力,即所谓的奥尼尔圆筒。它们非常大,其中一个原因是,如果它们太小,对你的头和脚的引力就会有太大的差别。此外,为了获得接近地球的重力,你需要把它们旋转得相当快。这有可能使我们人类头晕目眩。尽管有测试表明,我们可能可以管理相当高的速度,但从快速旋转的东西看向窗外,还是会把你搞得晕头转向。

奥尼尔圆筒内部渲染图,通过圆筒自转提供重力。

我知道,如果你看了这些图片,你会得出结论,这绝对是异想天开。我们不可能在可见的将来建造这种规模的东西。我并不是不同意你的观点。建造一个奥尼尔圆筒将是一个巨大的工程努力,并花费大量的资金。

折中观点

这就是为什么我采取中间立场的观点。我不是真的百分百同意埃隆·马斯克或杰夫·贝佐斯的愿景。告诉人们,我们将在太空中建造这些巨大的圆柱体和工厂,这是难以置信的,简直遥不可及。

创造一个自给自足的火星文明并不是一个现实的长期目标

埃隆·马斯克的火星殖民愿景要务实得多。在我们的有生之年在火星上建立结构体是我们现实中可以做到的事情。一个月球或火星殖民地是我们可以掌握的。然而,正如我之前所阐述的。埃隆·马斯克的火星殖民计划将会失败,但这并不重要。

我认为,根本不可能在火星上出现一个拥有数百万人的完整人类文明。这根本就没有意义。为探险家和科学家建立一个小型殖民地是合理的。总有一些人想挑战极限,进行探索。那是攀登珠穆朗玛峰或寻求在北极插旗的人。但是你不可能找到一百万个这样的普通人。

火星上的生活根本不可能与地球上的生活相媲美。实事求是地说,没有什么事情你可以在火星上比在地球上做得更好。每种资源在火星上都和在地球上同样难以获得或更难获得。由于只有地球一半的日照情况,所以耕种会更加困难。用太阳能电池板发电的情况会更糟。你将不得不付钱让人们在火星上生活。没有政府会愿意花纳税人的钱来补贴火星上的文明,以应对150年后陨石撞击地球、或者40年后我们自己用核弹毁灭地球的可能性。

为什么太空制造和小行星采矿从长远来看更加现实?

归根结底,这都是经济问题。火星没有经济意义,而且永远不会有。小行星采矿和太空制造更有经济意义的想法在今天看来可能是可笑的。我们今天根本没有这样的技术。

然而,我们在这里讨论的是长期的可能性。在短期内,我们可能会尝试在月球和火星上建立殖民地。随着SpaceX、火箭实验室和蓝色起源等公司的发射成本大大降低,这将大大增加太空活动。将会有更多的太空飞船来来回回。这些飞船将运载货物和人员来建立殖民地。他们将把科学仪器、探测器和其他设备送到太阳系中的其他星球进行进一步探索。

下一代火箭,如“星舰(Starship)”、“中子号(Neutron)”和“新格伦(New Glenn)”,其成本的大幅降低将使这一切成为可能。

火箭燃料市场

一旦太空中出现了这些活动,就会有一个火箭燃料的商业市场。克服地球的巨大引力运送大量燃料远非理想。这将推动商业公司在太空建立燃料生产基地,目的是将燃料卖给所有四处旅行、执行不同任务的太空飞船。

我可能采取的第一步是在月球上建立燃料生产基地。与其在低地球轨道上等待几十次加油发射,商业公司可以从月球上发射一个带有燃料的航天器,为低地球轨道上的航天器加油。或者干脆,他们开始在低地球轨道建造大型燃料库。随着月球上燃料的生产,它们可以被运送到这些仓库。任何从地球上发射的火箭都可以找到其中一个燃料库,并在前往最终目的地之前进行加油。

不难想象,一旦积累了这样的经验,其他公司可能更进一步,开始从小行星带获取大块的可燃冰。然后,这些小行星可以被拖到月球周围或运回地球。这要看小行星有多大。于是,轨道上的加工设施可以附着在小行星上,利用太阳能电池的能量开始生产燃料。

这是否经济?我们必须假设开发这项技术的成本。一旦有了这种技术,我们可以比较边际成本。一颗小行星可能含有能生产大量燃料的原材料。一艘太空飞船,在行驶几年后,可以从小行星上获取大量的燃料;如果从地球补给,可能需要发射数百或数千次补给飞船。在轨道上建造制造设施当然会花费一大笔钱。但是考虑一下一旦建成后的燃料生产和运送的成本。考虑一下边际约束。我们必须支付制造设施的维护费用,而且生产量当然会受到所能获取的太阳能的限制。

在地球上,你必须制造大量的燃料来频繁发射,因为每一公斤的燃料被送入轨道,你必须浪费大约95公斤的燃料才能将其送入轨道。然而,太空中制造的燃料不会产生这种浪费。生产的每一公斤燃料都可以在不浪费其他燃料的情况下被运送。

取回小行星需要花费燃料,但你只需要做一次这样的旅行。此后很长时间,你可以在小行星上生产燃料。

好了,我们希望能说明为什么从小行星上制造燃料有意义。它的前期成本很高,但可变成本很低。

一旦你有了这样的基础设施,更有趣的事情来了。现在,商业公司已经能够在太空中建立先进的制造业。捕获小行星的能力已经开发出来。现在你可以用这种能力来获取非燃料资源的小行星。

太阳能电池市场

你可以在轨道上建立其他制造设施。在轨道上制造太阳能电池可能是可行的。这样你就可以把太阳能卖给燃料生产商。看,市场已经在那里了!所以资本主义的逻辑会推动人们为这个市场服务。为什么要从地球上发射太阳能电池,然后部署在太空中,给燃料生产商发电,为什么不直接在轨道上或在月球上制造它们呢?

好吧,我知道你会说什么。在轨道上制造太阳能电池部件会过于复杂。但他们不必这样做。他们可以先关注质量占比更高的部分,然后从地球上运送其他部分。这样就可以减少从地球上发射的次数。在太空制造的部件可以逐渐减少,这是受经济激励决定的。

一旦你在太空中完善了物理物体的制造,商业公司将进一步继续制造其他产品。

卫星零件制造

如果你能在轨道上或月球上制造很多部件,为什么还要从地球上运送整个卫星呢?这最初可能是简单的结构体。于是你再次减少了必须从地球上发射的质量,转而在太空中组装。随着时间的推移,更多的部件将在太空制造,因为这样做将有明显的经济激励。在轨道上制造的卫星不需要被发射到轨道上。你不必在发射上花费燃料,发射场地的运营成本也省了,也不需要担心天气是否好到可以发射。由于天气原因中止发射或推迟发射,都是要花钱的。

3D打印零件

在太空中制造复杂的部件可能看起来很疯狂。然而,已经有公司使用先进的3D打印机打印整个火箭。因此,如果你能将3D打印机发射到轨道上,理论上你就可以开始制造非常复杂的零件,只要你能够提供打印的耗材。这种耗材可能来自于以小行星开采的原材料进行冶炼的轨道冶炼厂。

月球制造

谁知道呢,也许在轨道上制造出现了困难。在这种情况下,在月球上制造也可以是一个选择。有了重力和地表,我们能以更传统的方式轻易建造更大的设施。

在月球上制造仍然比在地球上制造有优势。由于重力是地球的1/6,而且没有大气层,从月球上发射东西真的很容易。在地球上发射一个1公斤的东西需要浪费几乎100倍的推进剂质量。如果你从月球上发射,浪费的只是其中的一小部分。

这为前往火星或其他星球的太空飞船,提供了更好的燃料补给方式。

远景

我所描述的是一个未来,我们通过追求埃隆·马斯克所描述的未来,最终走向杰夫·贝佐斯的方式。试图建立火星殖民地所引起的太空活动将为太空工业创造一个市场。它从供应燃料开始。然而,一旦这个行业开始发展,就会产生雪球效应。更多种类的产品也能被制造出来。

最终,它将不仅仅是火星上需要的资源,而且是地球上需要的资源,如卫星。请注意,我们实际上从来没有把小行星上的质量送到地球上,以使地球在经济上受益。

然而,一旦在轨道上或月球上建立了复杂的航天工业,就有可能为前往地球的货物制造专门的运送系统。小行星或月球可以被用来制造太空舱,将资源从轨道上运送到地球。

因此,那些在小行星带发现的大量贵金属,如铂金,可能会以较低的每公斤成本运送到地球。

这个时候,太空开始对地球本身产生重大的积极的经济影响。这将进一步加速航天工业的发展。更多的人将想要进入轨道,在不断增长的太空工业中赚钱,向地球运送大量的产品。

这将创造一个商业机会,需要创造更大的空间站供人们居住。这是一个过程,在很长一段时间后,可能会出现类似于奥尼尔园筒这样的东西。

请记住,现代世界存在的时间不超过100年。人类历史已经有几千年了。如果再给几百年的时间,人类为什么不能建造这些东西呢?

然而,要使所有这些事情逐渐发生,需要有某种经济激励。我希望我已经表明了这一点。我们没有明确的经济动机去建造一个自给自足的火星文明。这就是为什么我不相信它。我更相信我们会有较小的火星殖民地,主要用于探索和观察这个星球。

你怎么看?

这是一个定性的分析,而不是定量的分析。我并不是要证明事情会沿着这个设想的路径发展下去。没有人知道会发生什么。这只是为了让你思考各种可能性,以及什么样的动机可能推动未来太空探索和发展。

到了星舰发射那会,我们将对在太空中进行这类活动的经济性有更好的了解。我相信,一旦对小行星采矿感兴趣的公司能够支付乘坐星际飞船的费用,他们距离将他们的设备送入太空也就不远了。


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