

将100万人送上月球火星 , 首要解决的问题不是火箭、宇宙飞船等技术 。
重中之重的问题是能源问题 , 个人认为 , 这个问题将会在10年左右解决 , 10年后 , 人类将具备将100万人送上月球、火星 。
我们先看阿婆罗登月工程的能源总量有多少呢?土星5号火箭 , 第一级质量为2300吨 , 煤油/液氧为约2200吨 。 第二、三级600吨 。 液氢/液氧约554吨 。 飞行器LEO质量130吨 , LLO质量45吨 , 液氢/液氧约85吨 。 月球低轨45吨中还有落月、升月、返回地球的燃料 。 具体未知 , 设定为25吨 。 由此 , 阿波罗登月工程的总能量为2200吨煤油/液氧和664吨液氢/液氧 。
2C12H26(l)+37O2(g)═24CO2(g)+26H2O(l) , △H=-17142.8kJ?mol-1
H?(g)+1/2O?g)=H?O(l) △H=-285.8KJ/mol
由上面燃烧热公式计算出每吨煤油/液氧折算电能是3125度 , 每吨液氢/液氧折算电能是4410度 。 整个火箭飞行器上具备的能源折算电能9803240度 。 其实这个能量的总量并不大 , 大致相当于1万辆百公里耗电20度的电动车行走了5000公里 。 或者相当于辽宁号航母行驶了1630公里 。
一句话就是将一百万人送上月球 , 需要约30多万个阿波罗飞船的能量 。 也就是3000亿度电能 。 约等于三峡三年的的发电量 。
看似很容易 , 实则很难 。 难度有5点 , 首先是极高功率的能量释放 , 其二是极高的能量密度要求 , 第三能源转移途径 , 第四能源存储及转化装置必须整体移动 , 第五能源的补充困难极大 。 通过梳理当前人类能达到的工程途径 , 我们已经从这5个维度找到很好配合 。
其出发点是以“STS”(即solar to service 。 即太阳能转换为服务人们生产生活的有用功)和经济经济价值为评判标准 , 找到太阳能应用好方式 。 利用这个标准 , 也可以找到解决地面能源问题的途径:
总量上看 , 核裂变地球上的矿藏不足够数百年 , 还比不上可燃冰天然气 。 核聚变 , 的地球月球上矿藏 , 按当前能源消耗计算够用1万年 。 以氘氘为燃料的够人类使用100亿年 。 按这个总量 , 随着核聚变技术的发展 , 是有足够多的能源总量 。 但是 , 工程技术可获取的能源总量呢?
地球上水资源吸收太阳能 , 1吨水蒸发需要700度电能 , 光照较好的沙漠可以一年一平方米蒸发1~3吨水 , 一万平方公里能蒸发100~300亿吨 , 吸收700~2100亿度电能 , 人类目前每天消耗能源折算约5000亿度电能 , 2~7万平方公里吸收水蒸发吸收的太阳能跟人类消耗量相等 。 地球上荒漠有1.5亿平方公里 。 如果都用水蒸发来吸收太阳能 , 那么1年到3年吸收能量相当地球月球所有氘氚为燃料的核聚变总和 。
也就是说人类心心念念的可控核聚变在太阳面前 , 真的渺小到可以忽略不计 。
换个说法 , 为什么我们不好好地利用这水吸收太阳能的自然现象 , 满足人类能源需求 。
准噶尔盆地内沙漠约5万平方公里 , 沙漠年蒸发量在2~3米 , 一年可以蒸发1000亿吨水 。 截流的100亿吨水 , 存10年就能达成这样的目标 。 而蒸发1000亿吨水需要约70万亿度电能 , 2021年中国发电量是8.4万亿度 , 十倍于全国全年发电 , 如果蒸发水的能量有1%转化为电能 , 也就是1000亿吨水有1200米落差可用来水力发电 , 能发4000亿度 。 可能增加约二十分之一的发电量 。 光伏发电技术努力了几代人 , 其发电量扔不到这个工程预期 。 而实现这个工程投资不超300亿 , 再加上数千亿水电站投资即可 。
仅仅是从太阳能STS的利用角度 , 这些水利设施的建设成本低 , 盆地内三面环山 , 山体海拔高度都是两三千米一半的落差可发电 , 水汽的逃逸量少 。 能否达到预期?如果可以 , 那么这是太阳能利用方式的比较好的方案 。
中国社会正在进行火如荼的能源革命 , 能源革命关系到每个人的生活方方面面 。 将会比已经发生了的前三次工业革命更深远地影响人类文明 。
当我们可以跳出自己生活的时代 , 以一个历史审视者视角看待 , 就如同今天我们回顾前面三次工业革命 。 一百年后的后人 , 他们会怎么描述这一场能源革命?也许是这样写道:二十一世纪以来 , 因人类能源供需 , 分配矛盾引发的核能、太阳能利用技术发展 , 使得人类在二十一世纪末掌握的能源总量较二十一世纪初增长了数十倍 , 并形成了太阳能利用终极方案 。 而人工智能也是能源革命的一部分 , 人工智能使得人类可以脱离人的本身去掌控能量 , 让能量和人工智能的结合成为不依附人本身的生产力 。 将彻底解放人的本身 。
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