第八章高速氣浮管道列車(chē)

顯然增加膜片層數(shù)、重?cái)?shù)就可使高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)的速度極限大幅度提高，實(shí)際上并無(wú)速度極限，隨著膜片層數(shù)增加甚至可輕易突破音障、黑障等平時(shí)很難突破的速度極限，理論上說(shuō)速度達(dá)到每秒一公里乃至高超音速都不存在任何問(wèn)題，例如建設(shè)這樣的氣浮管道列車(chē)系統(tǒng)，內(nèi)管就是列車(chē)，內(nèi)外管間設(shè)一百層膜片，每層膜片速度差為十米每秒，列車(chē)及膜片均依靠氣浮力抵抗重力而漂浮，速度輕易突破三馬赫，既不需要為減少空氣阻力而將管道抽成真空（由此引發(fā)一系列問(wèn)題），也可保持常溫常壓，且造價(jià)低廉，對(duì)應(yīng)真空管道高鐵孰優(yōu)孰劣，各位可自行判斷。

超高速列車(chē)的真正瓶頸是轉(zhuǎn)彎半徑問(wèn)題，尤其在陸地上幾乎不可能解決，現(xiàn)有中國(guó)大陸地區(qū)的高鐵時(shí)速不到四百公里，但幾乎就是用高架橋架在空中的一條直線(xiàn)，增加的造價(jià)就已經(jīng)蔚為可觀(guān)，若速度比其超出十倍乃至百倍時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)彎半徑的要求就更不用說(shuō)了，在陸地上尤其自由國(guó)家和地區(qū)不只是拆遷不可能解決，造價(jià)遽增也使項(xiàng)目可行性成為問(wèn)題。

只有一個(gè)地方有可能輕松擺脫這一限制，那就是廣闊而渺無(wú)人煙的大海之中，哪怕轉(zhuǎn)彎半徑幾千公里也能輕松做到，下文將描述這一構(gòu)想。雖說(shuō)時(shí)速數(shù)千公里的高速氣浮管道列車(chē)因造價(jià)昂貴及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高難以在陸地上發(fā)展，但在很多地形條件合適的地方較低限制速度的高速氣浮管道列車(chē)還是有發(fā)展前景的，例如時(shí)速八百公里以下，相當(dāng)于民航飛機(jī)的速度，也足以沖擊特定區(qū)域的民航業(yè)。

第九章   高速太陽(yáng)能（生物質(zhì)能）電動(dòng)飛艇與高速艦船

飛艇體積大，速度低，在空氣中運(yùn)動(dòng)隨著速度增加而阻力大幅度增加，必須符合流線(xiàn)型線(xiàn)才能減少阻力，而流線(xiàn)型線(xiàn)加工困難，飛艇材料抗擊性差；因此引起一系列問(wèn)題，包括抗風(fēng)能力差，受天氣影響大燈；飛艇依靠比空氣輕的氣體提供靜浮力，若填充氦氣，則產(chǎn)量稀少，且不易獲取，更導(dǎo)致飛艇價(jià)格昂貴；若填充氫氣，則氫氣安全性差，易于爆炸，幾十年前的興登堡號(hào)事件就使如日中天的飛艇產(chǎn)業(yè)一蹶不振，隨著飛機(jī)速度不斷提高而逐漸退出了人們的視野。

但隨著航空技術(shù)的飛速發(fā)展，飛艇的這些缺陷均可有相應(yīng)技術(shù)針對(duì)性予以解決，我們主張：

9、1、采用高效流體減阻技術(shù)對(duì)飛艇進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，大幅度提高飛行速度：

高效流體減阻技術(shù)用簡(jiǎn)單而巧妙的機(jī)械設(shè)計(jì)大幅度減少各類(lèi)流體阻力，其減阻效果預(yù)測(cè)非常驚人，使流體阻力成倍、成十倍減少，從而使速度成倍、成十倍提高；由于是機(jī)械裝置，目前機(jī)械運(yùn)行速度上限在每秒五十米到一百米之間，即時(shí)速300公里左右或以下，用于飛機(jī)等高速航空器目前似乎還不是很實(shí)用，但用于艦船、飛艇等低速運(yùn)動(dòng)裝備這個(gè)速度已經(jīng)非常實(shí)用。

它的減阻設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，一個(gè)是飛艇頭部設(shè)置迎流減阻頭罩，必要時(shí)尾部設(shè)置相對(duì)應(yīng)的減阻尾罩裝置，使艏部氣流阻力成倍減少并擺脫流線(xiàn)型線(xiàn)影響，這樣飛艇艇體變得非常規(guī)則，另一個(gè)是再在艇體表面上布置多層按一定速度梯度分層有序運(yùn)動(dòng)的減阻膜片群，從而使側(cè)面的氣流阻力（主要是摩擦阻力）減少到極致。

減阻頭罩結(jié)構(gòu)如下圖示意：

在飛艇艏部依次設(shè)置多個(gè)尖細(xì)的薄壁結(jié)構(gòu)組成直線(xiàn)或曲線(xiàn)的氣流通道5，使迎流面上所有空氣流分別進(jìn)入對(duì)應(yīng)的氣流通道；

氣流通道5與來(lái)流方向成較小的夾角，將氣流引向兩側(cè)排出；氣流不再?zèng)_擊艇身；

在氣流通道5表面布置減阻膜片群2及轉(zhuǎn)筒3等組成的多重減阻膜片群系統(tǒng)，并在另一側(cè)設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的從屬減阻膜片群，大幅減少通道表面的氣流摩擦阻力；逐次布置氣流通道直至艇體本體。這樣就像太極拳中的四兩撥千斤技術(shù)一樣，對(duì)所有來(lái)流施加一個(gè)側(cè)向速度從而消除氣流沖擊，大幅度減少氣流阻力。隨著側(cè)向速度增加，側(cè)向速度角動(dòng)量改變也會(huì)越來(lái)越大，為減少側(cè)向速度角度，氣流通道可改為曲線(xiàn)，當(dāng)然結(jié)構(gòu)相應(yīng)復(fù)雜一些，造價(jià)也有所增加。

當(dāng)飛艇最高速度由現(xiàn)在的時(shí)速60到80公里增加到時(shí)速200乃至300公里時(shí)，即可克服飛艇速度低、抗風(fēng)能力弱等致命缺陷。

9、2、巨大表面鋪設(shè)太陽(yáng)能發(fā)電薄膜，采用成套生物質(zhì)或煤炭氣化發(fā)電技術(shù)及防爆氣囊技術(shù)填充氫氣：

飛艇與飛機(jī)有很大不同，在采用新能源方面動(dòng)力設(shè)備及燃料受限制要少得多，除了采用巨大表面滿(mǎn)鋪太陽(yáng)能發(fā)電薄膜提供電能并電解水提供氫氣外，還可采用生物質(zhì)氣化發(fā)電成套技術(shù)。

若使用生物質(zhì)燃料或煤炭等可使用高溫氣化發(fā)電機(jī)組，需要解決的是生物質(zhì)燃?xì)猓ɑ蛎禾浚嶂档投O(shè)備重量大、燃?xì)怆s質(zhì)含量大引起系列問(wèn)題、熱值不穩(wěn)定等關(guān)鍵瓶頸，均采取針對(duì)性設(shè)計(jì)來(lái)解決：我們通過(guò)特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用燃燒爐加熱使氣化爐內(nèi)的水蒸氣高溫氣化溫度尤其出氣溫度在900度左右（甚至1200度可充分裂解焦油，但要考慮1000度以上時(shí)甲烷成分的分解導(dǎo)致熱值減少，及作為再燃燃料的甲烷成分消失）使熱值成倍提高而減少發(fā)電機(jī)重量，并經(jīng)布滿(mǎn)催化劑的高溫裂解室充分接觸、停留，從而使焦油等雜質(zhì)徹底催化裂解；粗燃?xì)忾g接冷卻后再采用一到多道稀堿水洗滌、植物油洗滌等凈化（脫碳、焦油、灰塵、硫分等），再送入發(fā)電機(jī)組發(fā)電；而發(fā)電機(jī)尾氣不直接排放而接入采用蓄熱式高溫燃燒技術(shù)設(shè)計(jì)的燃燒室，作為摻混煙氣先進(jìn)行經(jīng)改進(jìn)的再燃脫硝凈化工藝，再組織高溫低氧燃燒，既回收了尾氣熱量同時(shí)又解決了尾氣凈化問(wèn)題；若設(shè)備體積較大不方便的話(huà),還可采用中高壓氣化凈化工藝大幅縮小設(shè)備體積;這樣就解決了生物質(zhì)氣化發(fā)電熱值低重量大、污染大難凈化等痛點(diǎn)。而且稀堿水洗滌、活性炭吸附分解去除粗燃?xì)庵械牧蚧锓浅氐?，因此可兼容煤炭甚至高硫煤炭為燃料。由于艇上有穩(wěn)定氫氣來(lái)源，因此也可采用高壓加氫高溫氣化工藝，生成富甲烷的生物質(zhì)氣，富甲烷的生物質(zhì)氣再摻氫氣成為高熱值燃?xì)?，可通入輕質(zhì)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

而氣化及凈化過(guò)程中產(chǎn)生大量高溫燃?xì)?，燃燒后產(chǎn)生大量高溫尾氣，實(shí)際上這些氣體產(chǎn)生的浮力幾乎不亞于氫氣等氣體，隨著氣凝膠隔熱絕熱材料技術(shù)發(fā)展，輕質(zhì)保溫囊體已經(jīng)成為可能，氣凝膠容重約為空氣三倍，然而涂覆不到一公分厚的氣凝膠隔熱材料可使內(nèi)側(cè)1000度的高溫氣體另一側(cè)只有約100度，例如1100度高溫燃?xì)?、尾氣或其他氣體每立方約0.25千克左右，可提供浮力大致為1公斤，比氫氣（1.2公斤）、氦氣（1.1公斤）只是略低，約為氫氣、氦氣所能提供浮力的80%-90%左右，因此充滿(mǎn)高溫氣體的涂覆氣凝膠隔熱材料的保溫囊體其功能與浮力氣囊不相上下，本申請(qǐng)所述氣囊結(jié)構(gòu)用于飛艇等浮空器時(shí)，不但不要求體積小，反而要求各類(lèi)高溫氣體的體積越大、各類(lèi)停留時(shí)間越長(zhǎng)越好，因此有截然不同的設(shè)計(jì)，但必須解決防爆、保溫隔熱等問(wèn)題，主要包括防爆氣囊、氣壓調(diào)節(jié)泵和氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合。

如圖所示，防爆氣囊的囊壁由耐熱材料如耐熱硅膠制作，有保溫要求的則內(nèi)覆輕質(zhì)隔熱材料如氣凝膠隔熱絕熱材料；防爆氣囊包括若干個(gè)獨(dú)立的儲(chǔ)氣氣囊和囊體支撐架，囊體支撐架為由輕質(zhì)管道制成，并與各類(lèi)產(chǎn)生氣體壓力（正壓或負(fù)壓）的氣壓調(diào)節(jié)泵（至少一個(gè)備用）、儲(chǔ)氣囊體等連接形成完整的氣體輸送循環(huán)回路，并組成互相聯(lián)通的立體管道網(wǎng)絡(luò)，即使有較多處斷開(kāi)也仍能保證氣體循環(huán)輸送到每個(gè)指定位置，從而兼做氣囊內(nèi)氣壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

儲(chǔ)氣囊體包括若干個(gè)用于儲(chǔ)存易燃?xì)怏w的易燃?xì)饽殷w和若干個(gè)用于儲(chǔ)存不燃?xì)怏w（尾氣、廢氣等）的不燃?xì)饽殷w，易燃?xì)饽殷w被一層或多層不燃?xì)饽殷w包圍，并且每層儲(chǔ)氣囊體分隔為至少一個(gè)獨(dú)立封閉的氣室。從而與空氣、純氧等助燃?xì)怏w或盛裝助燃?xì)怏w的囊體分隔開(kāi)來(lái)，防止?jié)B漏等造成危害。

進(jìn)一步，通過(guò)氣壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)保證不燃?xì)饽殷w壓力略高于易燃?xì)饽殷w壓力，若有滲漏則保證微正壓，使易燃?xì)怏w滲漏量很少，并被稀釋到燃燒、爆炸極限之下，及微正壓使微量不燃?xì)怏w緩慢壓入易燃?xì)怏w囊體中，從而阻止易燃?xì)怏w的滲漏。每個(gè)單獨(dú)囊體或氣室均設(shè)有至少一個(gè)控制閥，通過(guò)感應(yīng)信號(hào)按預(yù)先設(shè)定程序自動(dòng)啟閉控制閥來(lái)抽吸或壓入相應(yīng)氣體，執(zhí)行氣壓調(diào)控；根據(jù)可燃、不可燃、助燃分類(lèi)，不同性質(zhì)氣體有獨(dú)立的氣壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),且長(zhǎng)時(shí)間保持一定壓力。若發(fā)生滲漏，燃?xì)膺M(jìn)入第一層不燃?xì)饽揖捅幌♂專(zhuān)偃氲诙硬蝗細(xì)饽視r(shí)可燃?xì)鉂舛染蜕俚每蓱z，如還有氣體滲出的話(huà)，也遠(yuǎn)在燃燒極限之下了，更何況飛艇表面包裹的減阻膜片群內(nèi)部也充滿(mǎn)了惰性氣體，沒(méi)有燃燒、爆炸的危險(xiǎn)。

更進(jìn)一步的方案是每個(gè)獨(dú)立囊體及氣室設(shè)有備用囊袋，在該囊體或氣室出現(xiàn)破損后控制閥將氣體注入備用囊袋，取代損壞的囊體或氣室；支撐骨架管道還可設(shè)計(jì)為兼做檢修管道，檢修機(jī)器人沿檢修管道運(yùn)送新的備用囊袋到各指定位置，執(zhí)行預(yù)設(shè)的自動(dòng)修復(fù)程序。

這樣飛艇上與所述工藝對(duì)應(yīng)的燃?xì)饬呀馐摇⒏邷孛摿蚴?、空氣預(yù)熱器、煙氣脫硝室、尾氣熱交換室、尾氣處理室等均可參照防爆囊體結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，包括氫氣囊也按防爆氣囊設(shè)計(jì)，木柴、煤炭氣化或燃燒產(chǎn)生的高溫氣體不但不增加設(shè)備重量，反而提供輔助浮力，使其能完美地應(yīng)用于高速太陽(yáng)能飛艇等產(chǎn)品。

9、3、進(jìn)一步采用復(fù)合艇體、升力翼技術(shù)等減少飛艇體積：

為進(jìn)一步減少飛艇體積，可采用成熟的復(fù)合艇體等技術(shù)，升力翼提供輔助浮力；及分布式發(fā)電機(jī)布局，多套獨(dú)立的升力風(fēng)扇提供懸停、起降時(shí)的升力，而飛

行時(shí)升力風(fēng)扇轉(zhuǎn)向?yàn)樘峁┩七M(jìn)力狀態(tài)，這樣就大幅度減少飛艇體積。

我們以同等有效載重的飛艇與其他運(yùn)輸工具參數(shù)做了對(duì)比，如下圖所示意：

顯然，通航領(lǐng)域，高速飛艇具備造價(jià)低、燃料費(fèi)用低、起降方便尤其可懸停、抗風(fēng)能力大幅提高，因此將與直線(xiàn)飛機(jī)爭(zhēng)奪通勤航空市場(chǎng)；

9、4、新型高速艦船結(jié)構(gòu)與應(yīng)用

如果說(shuō)飛機(jī)、飛艇改造因速度高導(dǎo)致機(jī)械裝置速度極限低的缺陷暴露的話(huà)，相對(duì)速度較小的船舶工程改造顯然方便多了，新型船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與飛艇類(lèi)似，艏部為減阻頭罩，船體變得非常規(guī)則，表面滿(mǎn)布減阻膜片群，因船舶種類(lèi)不同而有不同設(shè)計(jì)，例如為減少水線(xiàn)面附近巨大沖擊力而采用小水線(xiàn)面設(shè)計(jì)，而水下浮體采用高效流體減阻技術(shù)的相應(yīng)設(shè)計(jì)，這些都比較簡(jiǎn)單，不再贅述。

舊船改造可直接在船頭加掛艏部減阻裝置，艏部裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單可標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)成批量預(yù)制。大幅度減少占總阻力70%以上的興波阻力、形狀阻力，使能耗節(jié)省一半以上，或使航行速度大幅增加。也可進(jìn)一步在船身加裝減少水流摩擦阻力的裝置，從而使總阻力減少90%乃至99%以上而使速度成倍乃至成十倍提高。

大型、中小型船只均可以適用于改裝（除滑行艇一類(lèi)船舶外）,且費(fèi)用低廉，改裝后半年節(jié)省的油費(fèi)就足以收回改裝成本；現(xiàn)在全球萬(wàn)噸以上遠(yuǎn)洋大型商船就有數(shù)萬(wàn)艘，可預(yù)見(jiàn)其改裝的市場(chǎng)容量。至于跨海高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)完成以前，各類(lèi)船舶改裝市場(chǎng)短期內(nèi)不會(huì)消失。

軍事艦艇同樣可實(shí)行改裝，也可直接建造新型艦艇，例如新型有水下體的小水線(xiàn)面船舶，值得注意的是鑒于現(xiàn)有水下武器（主要如潛艇等）雖說(shuō)在幽深海水掩護(hù)下難以探測(cè)到，但其速度很低，而一旦被發(fā)現(xiàn)就難逃被擊沉的命運(yùn)，這是致命弱點(diǎn)，而使用本技術(shù)后就可擺脫速度低的致命弱點(diǎn)，造出大量廉價(jià)的速度成十倍提高的高速或超高速潛艇、魚(yú)雷等兵器；現(xiàn)有技術(shù)由于水面上的目標(biāo)發(fā)現(xiàn)手段多種多樣，從雷達(dá)、紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)等各種設(shè)備日益完善，打擊武器多種多樣，而水下兵器因海水的巨大吸收作用，到達(dá)一定深度除了聲納以外就沒(méi)有什么探測(cè)手段了，水下戰(zhàn)攻擊武器只有低速魚(yú)雷及深水炸彈，雖近年技術(shù)發(fā)展有超空泡魚(yú)雷，但數(shù)量少、造價(jià)高昂。在出現(xiàn)大量廉價(jià)而難以發(fā)現(xiàn)的的超高速潛艇、魚(yú)雷等水下兵器后，水面戰(zhàn)艦的速度優(yōu)勢(shì)蕩然無(wú)存，航母、戰(zhàn)列艦等將成為活靶子，隨時(shí)面對(duì)幽深海底不知從何處冒出來(lái)的難以探測(cè)的危險(xiǎn)，水面戰(zhàn)艦時(shí)代行將結(jié)束而開(kāi)始水下戰(zhàn)時(shí)代，各國(guó)海軍重新處于同一起跑線(xiàn)上。

9、5軍民兩用應(yīng)用前景及空中城市生態(tài)建立

由于與高鐵速度相仿，而造價(jià)及燃料費(fèi)用更低，也不限于點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)輸，因此將嚴(yán)重沖擊高鐵運(yùn)輸市場(chǎng)；尤其海島、山區(qū)運(yùn)輸，修建鐵路、公路都將耗費(fèi)巨額資金，而使用高速飛艇則可迎刃而解；包括地廣人稀的草原、沙漠地形，諸如俄羅斯、加拿大、沙特等國(guó)修建公路、鐵路遠(yuǎn)不如發(fā)展飛艇航空；

至于傳統(tǒng)通航領(lǐng)域諸如航拍、搶險(xiǎn)救災(zāi)、森林巡邏、農(nóng)林植保飛機(jī)等尤其需要垂直起降懸停的業(yè)務(wù)顯然高速飛艇占優(yōu)勢(shì)。

軍事領(lǐng)域，因兼容各種燃料，野外作戰(zhàn)、陸地叢林作戰(zhàn)燃料隨處砍伐可得，后勤補(bǔ)給簡(jiǎn)單。

由于尾氣不直接排放，熱敏導(dǎo)彈難以尋的；雖然體積較大，但現(xiàn)在空戰(zhàn)都是超視距作戰(zhàn)，這一缺陷被掩蓋，相反飛艇材料電磁波易穿透，膜片更易于采用吸波材料或結(jié)構(gòu),隱身性能較好,骨架及發(fā)動(dòng)機(jī)等處進(jìn)行隱身設(shè)計(jì)即可滿(mǎn)足要求。

大量廉價(jià)預(yù)警飛艇取代昂貴預(yù)警機(jī)、通訊中繼艇。

作為作戰(zhàn)平臺(tái)，艇載無(wú)人機(jī)超視距作戰(zhàn)掃除一切威脅；艇載炮瞄雷達(dá)、無(wú)后座力炮集群相當(dāng)于飛行的防空陣地，來(lái)襲導(dǎo)彈、飛機(jī)無(wú)所遁形，必被掃清；由于電力充足并可裝載電磁炮等；艇載制導(dǎo)炸彈、穿甲彈等可對(duì)地攻擊；陸軍機(jī)動(dòng)性達(dá)到極致，一萬(wàn)艘廉價(jià)飛艇即可一夜之間將百萬(wàn)大軍連同重型裝備送至數(shù)千公里外的前線(xiàn)。防爆氣囊抗擊性強(qiáng)，并設(shè)自動(dòng)修復(fù)機(jī)構(gòu)，戰(zhàn)場(chǎng)生存能力大增。

更重要的是：飛艇在空戰(zhàn)中雖因速度比不上現(xiàn)有戰(zhàn)斗機(jī)等高速飛行器而處于劣勢(shì)，但一旦飛艇集群與高速護(hù)航戰(zhàn)機(jī)聯(lián)合作戰(zhàn)并作為進(jìn)攻的主力（就像坦克裝甲集群在二戰(zhàn)時(shí)作為陸軍進(jìn)攻的主力），飛艇集群堅(jiān)持下來(lái)并摧毀機(jī)場(chǎng)、補(bǔ)給基地，甚至奪取核武發(fā)射基地/摧毀公路橋梁，則戰(zhàn)機(jī)導(dǎo)彈將落敗，包括現(xiàn)有軍隊(duì)人數(shù)等都不影響戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)；飛艇集群將取得制空權(quán)并取得戰(zhàn)斗勝利，而整場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)將由此決定。如果說(shuō)二戰(zhàn)時(shí)期改變戰(zhàn)爭(zhēng)規(guī)則的是坦克集群、噴氣式飛機(jī)和航母集群的話(huà)，二十一世紀(jì)戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)將取決于核武器、高速飛艇集群和機(jī)器人；目前機(jī)器人獨(dú)立作戰(zhàn)其運(yùn)動(dòng)距離、續(xù)航能力是瓶頸，而裝載于高速飛艇則可迅速避開(kāi)這一短板，例如在到達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)目的地附近釋放飛行戰(zhàn)斗機(jī)器人并作為持續(xù)的后勤補(bǔ)給保障基地，使機(jī)器人部隊(duì)可大規(guī)模用于實(shí)戰(zhàn)，人海戰(zhàn)術(shù)徹底退出戰(zhàn)場(chǎng)，以往戰(zhàn)爭(zhēng)中常見(jiàn)的沖鋒陷陣的大量普通士兵將退出軍隊(duì)，現(xiàn)有軍隊(duì)陸軍結(jié)構(gòu)發(fā)生根本改變，帶來(lái)徹底的戰(zhàn)爭(zhēng)規(guī)則改變。

高速潛艇、高速航母、高速艦船、高速魚(yú)雷等使普通船舶外形擺脫流線(xiàn)型影響并把速度提高到與摩托車(chē)、火車(chē)相仿，使?jié)撏?、魚(yú)雷、航母及各類(lèi)艦船等水中兵器擺脫速度低的致命弱點(diǎn)從而結(jié)束水面戰(zhàn)艦（航母）時(shí)代，海軍兵器更新?lián)Q代并使常規(guī)軍事力量面臨技術(shù)革命，各國(guó)將重新處于同一起跑線(xiàn)上。

至于高速太陽(yáng)能飛艇（采用防爆氫氣囊專(zhuān)利技術(shù)，取代昂貴的氦氣而填充廉價(jià)易得的氫氣）應(yīng)用于能源草大規(guī)模種植時(shí)的飛播、噴灑藥水、飛行灑水澆灌，具體用于解決山區(qū)、沙漠、草原、海島等處交通的方案，包括解決各類(lèi)農(nóng)林業(yè)產(chǎn)物收集、運(yùn)輸難問(wèn)題等在此不再贅述，也暫不討論高速飛艇的其他軍事用途等，能源草產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的大事，在防空安全可控制前提下適當(dāng)開(kāi)放領(lǐng)空是值得各國(guó)政府考慮的事情。

與高鐵做一個(gè)簡(jiǎn)單的比較：現(xiàn)有高鐵每公里造價(jià)約兩個(gè)億，高鐵列車(chē)每列約一個(gè)億，以川藏高鐵全長(zhǎng)1800公里計(jì)算約3000億鐵路建設(shè)費(fèi)用，且不論經(jīng)濟(jì)核算后一般只能載客不能運(yùn)貨，每列車(chē)載運(yùn)能力不超過(guò)一百?lài)?，年運(yùn)力不超過(guò)三千萬(wàn)噸，只能在沿線(xiàn)各站?？?；若用高速飛艇，則百?lài)嵶笥业娘w艇造價(jià)約五千萬(wàn)到一個(gè)億，至少可擁有三千艘，日運(yùn)能60萬(wàn)噸，或年運(yùn)能近兩億噸，速度不低于高鐵卻不受地表地形限制，也不受鐵路線(xiàn)限制，一旦有戰(zhàn)事并可快速轉(zhuǎn)為軍用。

由于目前太陽(yáng)能薄膜發(fā)電設(shè)施價(jià)格較貴且重量較大，用于高速飛艇若太陽(yáng)能發(fā)電功率安排過(guò)大的話(huà)由于重量大幅度增加而對(duì)速度等指標(biāo)有巨大影響，但用于低速甚至靜止的漂浮飛艇則沒(méi)有這些限制，這使高空風(fēng)電開(kāi)發(fā)的瓶頸：高空風(fēng)電發(fā)電機(jī)的載體得以解決，大家都知道，普通風(fēng)電開(kāi)發(fā)造價(jià)較貴，且靠天吃飯，不穩(wěn)定，調(diào)蓄、外輸困難，而高空風(fēng)電投資省、風(fēng)能穩(wěn)定，但高空載體難以解決是瓶頸所在。而且這類(lèi)飛艇長(zhǎng)度都在幾十米到數(shù)百米不等，足以首尾相連形成特殊的網(wǎng)架定位結(jié)構(gòu)，避免高空漂浮發(fā)電機(jī)互相碰撞、糾纏。此外也可用于建造漂浮在高空的建筑、城堡乃至空中農(nóng)場(chǎng)，使其漂浮在陽(yáng)光充足的赤道上空，避開(kāi)氣候變化劇烈的高度進(jìn)入平流層，甚至可形成大量的天空城市、模仿海市蜃樓的“天庭仙境”。

第十章  冰川生態(tài)與太空移民技術(shù)的必要性

10、1大氣層生態(tài)的脆弱與世界末日及外星移民

因核戰(zhàn)爭(zhēng)等因素存在，人們對(duì)世界末日的擔(dān)憂(yōu)始終沒(méi)有消除，例如冰川期到來(lái)引起氣候急劇變冷、行星撞擊地球引起漫天灰塵的氣候變化、超級(jí)火山爆發(fā)導(dǎo)致日月無(wú)光氣溫下降、大規(guī)模核戰(zhàn)爭(zhēng)導(dǎo)致核冬天等都將導(dǎo)致人類(lèi)的滅亡，也有擔(dān)心溫室效應(yīng)失控導(dǎo)致地球溫度急劇變熱而崩潰的討論；因?yàn)殛懙匚拿魉蕾?lài)的大氣層生態(tài)脆弱，一旦大氣層中因各類(lèi)原因充滿(mǎn)大量塵埃、煙霧等短期內(nèi)不能清除就可能帶來(lái)毀滅性災(zāi)難，所以有很多關(guān)于末日避難所、“諾亞方舟”的設(shè)計(jì)，但都被證明并非終極解決方案；最引人注目的是代表美國(guó)科技創(chuàng)業(yè)方向的馬斯克總裁提出的移居火星計(jì)劃，具體細(xì)節(jié)不在這里重復(fù)，不過(guò)人類(lèi)真的必須離開(kāi)地球殖民外星才能避開(kāi)世界末日嗎？

本文有些論點(diǎn)看起來(lái)似乎都是針對(duì)馬斯克先生為代表的硅谷科技創(chuàng)業(yè)者的：特斯拉的動(dòng)力電池加充電樁續(xù)航，而本文介紹的電動(dòng)汽車(chē)車(chē)型就是取代純電動(dòng)汽車(chē)的；馬斯克先生提出真空管道建超速高鐵技術(shù)，為減少空氣阻力而把管道抽成真空，而我倒不是想要爭(zhēng)辯高效流體減阻技術(shù)設(shè)計(jì)出的高速氣浮管道列車(chē)與之相較的優(yōu)劣，而是說(shuō)現(xiàn)階段時(shí)速就可望達(dá)到三百公里、不需建機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、鐵軌或管道且隨處可?？康牧畠r(jià)的高速太陽(yáng)能飛艇必將終結(jié)各類(lèi)高鐵，并沖擊航空運(yùn)輸市場(chǎng)。因?yàn)檫@些觀(guān)點(diǎn)代表美國(guó)最前沿的科技創(chuàng)業(yè)方向，被寄予工業(yè)革命先行者的厚望，出現(xiàn)不同看法只是對(duì)科技發(fā)展方向的判斷有不同而提出爭(zhēng)議而已，因?yàn)榭萍及l(fā)展方向不只是涉及新一輪工業(yè)革命方向，科技革命也不應(yīng)僅僅被認(rèn)為用于提高生產(chǎn)力拯救周期性發(fā)生的經(jīng)濟(jì)危機(jī)，后文我們將討論一直被忽視的更重要的作用。

火星等外星球環(huán)境之嚴(yán)酷，是地球上最嚴(yán)酷的環(huán)境也不能相比的，相對(duì)于火星的嚴(yán)酷環(huán)境，金星殖民將簡(jiǎn)單得多：由于金星有濃密大氣層，其上空兩萬(wàn)米空中溫度、氣壓、重力加速度等都與地球類(lèi)似，最重要的是陽(yáng)光充足——是地球太陽(yáng)能最強(qiáng)的赤道地區(qū)的四倍，那么使用我們的高速太陽(yáng)能飛艇技術(shù)建造空中漂浮城堡就是很成熟的殖民技術(shù)了：巨型飛艇城堡控制其中動(dòng)植物數(shù)量平衡的話(huà)，所有元素都可自行循環(huán)而不受外界干擾，即可實(shí)現(xiàn)生態(tài)循環(huán)，自成生態(tài)體系，只需在地球上建好成套設(shè)備包括適量壓縮空氣、水等將其發(fā)射到金星自行組裝即可，所需的只是金星上沒(méi)有水資源補(bǔ)充，因此需設(shè)立相應(yīng)成套化工設(shè)備從金星大氣中提取濃硫酸并獲取其中的氫、氧元素合成純水；并以此為懸浮空中基地殖民金星開(kāi)發(fā)其他產(chǎn)業(yè)，隨著這類(lèi)空中城堡結(jié)構(gòu)大量建造，被金星大氣層吸收的太陽(yáng)能越來(lái)越少，也就是減弱其溫室效應(yīng)，金星溫度將不斷降低，直至改造為類(lèi)似地球的行星。

移居外星的設(shè)想主要受必須在類(lèi)似地球的星球上才能生存的固定思維的限制，實(shí)際上宇宙空間站這樣的構(gòu)筑物同樣可以生存，如果設(shè)計(jì)得夠大，接受太陽(yáng)能為能量來(lái)源，巨型空間站內(nèi)控制其中動(dòng)植物數(shù)量保持生態(tài)平衡，同樣所有元素自行循環(huán)，足以永久居住生存。如能實(shí)現(xiàn)可控核聚變等補(bǔ)充能量來(lái)源，宇宙中的任何空間都可居住、生存。而目前依靠化學(xué)能火箭進(jìn)行太空旅行、移民費(fèi)用是不可想象的，尤其遙遠(yuǎn)天文單位距離的太陽(yáng)系外星球，除非不需攜帶大量燃料或其他必需物質(zhì)的大推力離子推進(jìn)器、核推進(jìn)器之類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)取得突破，尤其核動(dòng)力火箭，它可依靠核反應(yīng)產(chǎn)生大量高速粒子從尾部噴出而獲得巨大反沖動(dòng)量，只有這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合核能才可設(shè)計(jì)出持久推力而不需攜帶大量反沖介質(zhì)的飛船，滿(mǎn)足克服星球引力反復(fù)起降的需要，尤其遠(yuǎn)距離星際航行，哪怕只產(chǎn)生10米/秒的加速度，持續(xù)24小時(shí)就可加速到每秒近千公里，往返木星不到一個(gè)月時(shí)間，用于太陽(yáng)系內(nèi)航行足以滿(mǎn)足要求了；乃至持久加速上萬(wàn)小時(shí)后達(dá)到光速也不是難事，往返比鄰星十年時(shí)間左右，而這樣的飛船用于星際采礦運(yùn)輸才具備可行性。然而現(xiàn)有的離子推進(jìn)器僅能推動(dòng)一個(gè)乒乓球大小的物體，有人認(rèn)為一、兩百年內(nèi)恐怕都見(jiàn)不到大推力離子推進(jìn)器的研發(fā)成功，而核推進(jìn)器也依賴(lài)于可控核聚變技術(shù)的突破，短期內(nèi)難有進(jìn)展。

此外將火星、金星地球化的難度，恐怕遠(yuǎn)不如挖掘、開(kāi)發(fā)地球上其他環(huán)境，例如南極冰原也比其他星球環(huán)境好得多，改造或開(kāi)發(fā)費(fèi)用也比末日地堡之類(lèi)的建筑便宜得多。

10、2 南極風(fēng)電開(kāi)發(fā)新思路

南極大陸覆蓋著數(shù)千米厚冰層，氣候嚴(yán)寒，就連最熱的夏季平均溫度也低于零下十幾度，極低溫測(cè)得零下八十九度，這樣的嚴(yán)寒下鋼鐵也會(huì)脆成渣；更兼常年暴風(fēng)，人稱(chēng)“殺人風(fēng)”，連房子都會(huì)被吹跑；雖說(shuō)風(fēng)能資源豐富，但該地域發(fā)展風(fēng)電需用耐極低溫設(shè)備，價(jià)格極為昂貴；大風(fēng)來(lái)臨時(shí)地面涌起冰雪流，冰渣、冰塊橫飛易砸壞設(shè)備；且風(fēng)電外輸困難無(wú)法利用；所以南極是至今無(wú)人類(lèi)定居的未開(kāi)發(fā)大陸。

不過(guò)如果換一個(gè)思路呢？耐極低溫的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備確實(shí)昂貴，因?yàn)槠胀ㄤ撹F在這個(gè)溫度下早已強(qiáng)度降到幾乎為零的脆裂，風(fēng)力塔架所用特種鋼甚至制作發(fā)電設(shè)備本身的特種鋼材費(fèi)用就叫人承受不了，這也是南極諸多科考站仍未能解決基本的能源需求的原因。但我們要注意到一個(gè)現(xiàn)象：在南極大部分地區(qū)，哪怕是夏天，氣溫從沒(méi)達(dá)到零度，也就是說(shuō)這個(gè)地區(qū)不用擔(dān)心冰的融化，這與我們接觸的寒冷地區(qū)稍有不同，我們清楚，冰是越冷越硬，不但冰的抗壓強(qiáng)度接近磚石材料，而且其抗拉強(qiáng)度甚至遠(yuǎn)超過(guò)磚石材料；木材也有類(lèi)似特性，那么為什么不考慮用隨處可見(jiàn)的冰來(lái)做風(fēng)機(jī)塔架材料呢？及寒帶生長(zhǎng)的木材來(lái)代替風(fēng)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，使用適應(yīng)惡劣環(huán)境的垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，除了極少數(shù)必須用到金屬的永磁體、電極等部分外，其余部分均可用廉價(jià)的耐嚴(yán)寒材料制作（木材、特制冰塊等），開(kāi)發(fā)這樣的專(zhuān)用風(fēng)電設(shè)備其風(fēng)力發(fā)電站費(fèi)用就急劇下降，甚至有望降到每千瓦兩千元以下。實(shí)際上立一塊八、九米高的冰柱或冰桁架，在南極地區(qū)這個(gè)高度上的風(fēng)能就十分可觀(guān)，這個(gè)高度也足以避開(kāi)南極暴風(fēng)來(lái)臨時(shí)冰雪流中翻滾的冰渣、巨大的冰塊，保護(hù)垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備不被沖壞。

實(shí)際上有了廉價(jià)的高速飛艇，就很容易解決高空風(fēng)電的發(fā)電機(jī)載體問(wèn)題，南極數(shù)百米的空中就有極為可觀(guān)而穩(wěn)定的風(fēng)能，很有可能每平方公里達(dá)到十萬(wàn)千瓦量級(jí)。

有了能源，不應(yīng)用慣常的思路考慮怎樣輸送到南美洲工業(yè)發(fā)達(dá)的工業(yè)區(qū)，而應(yīng)考慮怎樣就地消納和發(fā)展；有沒(méi)有可能建立冰下城市系統(tǒng)呢？

10、3 冰川溫室生態(tài)的設(shè)想

冰下洞室開(kāi)鑿如果使用開(kāi)挖土方的機(jī)械，那么冰越冷越硬，將冰塊一點(diǎn)一點(diǎn)的敲碎可想而知怎樣費(fèi)勁了，其費(fèi)用甚至超過(guò)石方挖掘；我們知道與石塊切割挖掘不同，冰的切割比較簡(jiǎn)單：用電烙鐵作為“熱刀”就足以輕松地切下冰柱，如果仿照地下隧道開(kāi)挖的盾構(gòu)機(jī)開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的冰洞挖掘機(jī)械，頭部用專(zhuān)用電加熱烙鐵切割大直徑的冰柱，例如直徑三米長(zhǎng)度十米的冰柱并將其整體運(yùn)出作為風(fēng)機(jī)塔架，（也可用于建造大型冰建筑、房屋），安裝時(shí)用熱水代替“水泥”做膠結(jié)材料就行，（而不是將其全部挖碎運(yùn)出），那么掘進(jìn)速度就很快而且能耗及費(fèi)用極低。位于冰下數(shù)米、數(shù)十米或幾百米的洞室足以抵御地面的嚴(yán)寒，若再使用廉價(jià)的保溫材料（靜止的干燥空氣就是良好的絕熱材料，用塑料薄膜分隔阻止干燥空氣流動(dòng)就可形成簡(jiǎn)單廉價(jià)的隔熱材料）鋪貼在冰壁上足以建造溫室，按每平方公里風(fēng)電得到十萬(wàn)千瓦電力計(jì)，采暖指標(biāo)取每平方30瓦，植物補(bǔ)光燈照明用電指標(biāo)取每平方20瓦（按1500流明考慮設(shè)計(jì)），可建冰下溫室一百六十萬(wàn)平方（約兩千五百畝），哪怕發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)其收入也是否可觀(guān)；其中靠近地面的第一層另鋪設(shè)一層透明冰，（透明冰的制作安裝是簡(jiǎn)單技術(shù)不再贅述），使日光透過(guò)冰層及透明空氣薄膜保溫層，保證該層溫室能盡可能利用太陽(yáng)光，尤其夏季極晝時(shí)期的充足陽(yáng)光，此層約一百萬(wàn)平米，合計(jì)約四千畝；而其下各層溫室（一到兩層為主）沒(méi)有陽(yáng)光直接照明的則以利用風(fēng)電為主，并加設(shè)廉價(jià)的高溫熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)蓄電能及熱能，也采用部分生物質(zhì)燃料、化石燃料保障能源供給。此外，由于在極寒冷地區(qū)所需的主要是熱能，因此其他場(chǎng)合無(wú)法利用的如高放核廢料反而變廢為寶成為可利用的最佳能源補(bǔ)給：每噸核廢料放熱功率13千瓦左右，可保證約四百平米或半畝溫室的能源供給，核廢料只需簡(jiǎn)單固化，做好安全防盜措施即可，而且?guī)缀跏怯谰眯缘哪茉矗⒔鉀Q令人頭疼的核廢料存放問(wèn)題；不過(guò)由于核廢料數(shù)量有限，能使用這一補(bǔ)充供能方式的溫室數(shù)量?jī)H占極少一部分。

每平方公里投資：風(fēng)電設(shè)備按2000元/千瓦約兩個(gè)億，儲(chǔ)能系統(tǒng)或火力發(fā)電系統(tǒng)按二十萬(wàn)度（每千瓦配兩度電能儲(chǔ)備，因高空風(fēng)能很穩(wěn)定，儲(chǔ)能需求小，火力發(fā)電獲取二氧化碳廢氣兼作氣肥）約一個(gè)億，；專(zhuān)用機(jī)械超大規(guī)模冰洞開(kāi)鑿、立柱安裝按五千萬(wàn)考慮（以風(fēng)電供應(yīng)機(jī)械動(dòng)力）；保溫材料、采暖燈光電氣按每平方150元計(jì)約3億（不需要承受重力的骨架結(jié)構(gòu)材料，因此費(fèi)用很低），總共約十億元，得四千畝溫室折算為每畝十幾萬(wàn)到二十萬(wàn)元左右，與發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)的高檔日光溫室建造費(fèi)用基本相同；如果將風(fēng)電儲(chǔ)能系統(tǒng)投資視為電站投資另行計(jì)算的話(huà)，這樣的溫室建造費(fèi)用比溫帶、寒帶地區(qū)的溫室建造費(fèi)用低一半以上，僅相當(dāng)于中國(guó)的連棟薄膜大棚，更不用說(shuō)可作為廉價(jià)的房屋使用、地下各層作為超大型優(yōu)質(zhì)天然冷庫(kù)儲(chǔ)存各類(lèi)物資的功能。而這一套生態(tài)系統(tǒng)控制其中動(dòng)植物數(shù)量平衡的話(huà)，所有元素都可自行循環(huán)而不受外界干擾，即可實(shí)現(xiàn)生態(tài)循環(huán)，在冰下自成生態(tài)體系，尤其水資源指標(biāo)不受限制，且揮發(fā)到空氣中的水分遇冷結(jié)成冰而設(shè)置回收機(jī)構(gòu)迅速回用，耗水量幾乎為零，這是陸地農(nóng)業(yè)所不具備的優(yōu)勢(shì)。

可能剛開(kāi)始開(kāi)發(fā)時(shí)總體造價(jià)較貴，而且由于風(fēng)能靠天吃飯的不確定性，需要儲(chǔ)備較大數(shù)量其它燃料（煤炭、生物質(zhì)顆粒等）發(fā)電用于調(diào)蓄，但需要考慮到它能抵抗各種災(zāi)難，尤其在外界核污染條件下仍能維持正常生產(chǎn)，這在人類(lèi)仍然受到核戰(zhàn)爭(zhēng)威脅的前提下，是對(duì)抗核訛詐的利器；雖然建成后不一定用得上來(lái)躲避核戰(zhàn)爭(zhēng)，但不建則必然受到核戰(zhàn)爭(zhēng)威脅與訛詐！

如果真的有興趣付諸實(shí)施的話(huà)，建議將用于外星移民實(shí)驗(yàn)的資金改為在條件好很多的北極附近格陵蘭冰川先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性開(kāi)發(fā)。

實(shí)際上，據(jù)此思路，即使短暫夏季溫度較高而其余季節(jié)寒冷的北加拿大、俄羅斯鮮卑利亞北部、中國(guó)西藏羌塘高原（無(wú)人區(qū)）、美國(guó)阿拉斯加、北歐等廣闊的寒冷苔原地帶，也可一面建造高空風(fēng)電站或發(fā)展風(fēng)電提供能源，同時(shí)在氣溫初降到零度以下時(shí)，以特制的廉價(jià)移動(dòng)（滑動(dòng)）模具注入水（不論淡水咸水）冷凝結(jié)冰，并采用透明冰技術(shù)，建造價(jià)格極其低廉的“透明冰屋”結(jié)構(gòu)，內(nèi)部鋪設(shè)廉價(jià)保溫隔熱材料構(gòu)成溫室，在寒冷季節(jié)尤其冬季反而有利于大規(guī)模發(fā)展這種“冰屋溫室”、“水晶宮溫室”農(nóng)業(yè)；鑒于寒冷地區(qū)風(fēng)能充足，甚至在短暫夏季氣溫較高時(shí)還可在“透明冰屋”內(nèi)設(shè)置隔熱制冷設(shè)備阻止冰的融化保證冰屋結(jié)構(gòu)平穩(wěn)度夏而不必每年重新建造；這樣大批原來(lái)被認(rèn)為不宜人類(lèi)居住的寒冷地區(qū)如北歐的北極圈以?xún)?nèi)、加拿大北部、鮮卑利亞北部、阿拉斯加北部等，由于其夏季溫度太低，低到?jīng)]法產(chǎn)出農(nóng)產(chǎn)品，只能處于漁獵狀態(tài)，采用這一技術(shù)也可改造為宜居地帶乃至糧食豐產(chǎn)區(qū)，再加上向沙漠等旱地要耕地，使陸地大農(nóng)業(yè)承載人口極限由約一百億增長(zhǎng)到五百億以上。

10、4南極冰山問(wèn)題對(duì)策：

在重力作用下南極每年有約一萬(wàn)四千億立方冰塊形成冰山滑入南大洋，巨大的冰山常年漂浮在海上，給南冰洋及南極冰川大陸開(kāi)發(fā)增添又一個(gè)令人頭疼的障礙；我們覺(jué)得不若環(huán)繞南極大陸距海岸線(xiàn)一定距離上，用上述挖掘冰川的機(jī)械將這一部分冰川分解，并通過(guò)高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)往世界各地，這都是優(yōu)質(zhì)的飲用水或生活用水；同時(shí)使最頭痛的南極巨大冰山在形成之前消失。而且這些冰川高度都在上千米，其勢(shì)能使其分解后進(jìn)入調(diào)運(yùn)系統(tǒng)的初速度高達(dá)上百米而不需另行耗費(fèi)能量，到達(dá)目的地后還可將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，相當(dāng)于十個(gè)三峽電站。

10、5 太空移民暫無(wú)必要

冰下溫室發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)其產(chǎn)量遠(yuǎn)超溫帶地區(qū)，南極一千多萬(wàn)平方公里可得溫室至少兩百億畝，足以滿(mǎn)足兩、三百億人口生存需求，即使真的發(fā)生行星撞擊、核戰(zhàn)爭(zhēng)、超級(jí)火山爆發(fā)等災(zāi)難造成氣溫急劇下降，氣溫越低冰川越多，冰面上的風(fēng)能也越多，（冰川風(fēng)的成因見(jiàn)相關(guān)專(zhuān)著），身處冰原也不用擔(dān)心清潔淡水，調(diào)配其中植物、動(dòng)物比例即可實(shí)現(xiàn)生態(tài)循環(huán)，在冰下自成生態(tài)體系，大氣中無(wú)論是放射性塵埃還是其他因素的變化對(duì)這一冰下生態(tài)系統(tǒng)幾乎沒(méi)有影響；甚至哪怕集中全球現(xiàn)在所有的核武器轟擊南極大陸，也僅能融化1%的冰川而已。

只要大氣層還存在，這就足以成為全人類(lèi)的“末日避難所”，不管大氣層中因何種災(zāi)難充滿(mǎn)塵埃，都難以摧毀冰下生態(tài)系統(tǒng)，這一方案比移居外星球或外太空簡(jiǎn)單多了，而且只要太陽(yáng)還存在，大氣層縱使地球磁場(chǎng)突然消失也不會(huì)在數(shù)千萬(wàn)年內(nèi)消亡，人類(lèi)有足夠的時(shí)間發(fā)展核聚變技術(shù)獲取能源，屆時(shí)人類(lèi)掌握了可控核聚變技術(shù)，及大推力核子發(fā)動(dòng)機(jī)之類(lèi)技術(shù)制出可用于星際旅行和采礦的宇宙飛船，木星等宇宙中大量存在的氣體行星含有大量的氫，哪怕距離地球最近的木星一個(gè)星球所含的氘用于核聚變的能量也相當(dāng)于地球每年從太陽(yáng)接受能量的三萬(wàn)億倍，也就是說(shuō)至少可使用三萬(wàn)億年，因此即使五十億年后太陽(yáng)熄滅也沒(méi)有太空移民的必要，地球依然可以依靠星際采礦獲取核聚變材料等能源維持生存。實(shí)際上不用等到太陽(yáng)熄滅，可能地球的下一個(gè)冰河期來(lái)臨時(shí)基于可控核聚變技術(shù)的人造太陽(yáng)就會(huì)在地球的各個(gè)角落升起。

所以目前來(lái)說(shuō)的相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有移居外星球的必要性，人類(lèi)有至少十億年時(shí)間用于發(fā)展可控核聚變技術(shù)，因此宇航技術(shù)雖然是重要技術(shù)，但太空移民技術(shù)并非新一輪工業(yè)革命的組成部分。

當(dāng)然這只是在末日避難所問(wèn)題上探討新的思路，及打破常規(guī)開(kāi)發(fā)目前被認(rèn)為沒(méi)有利用可能的新能源并就地消納的新設(shè)想、新思路；而且也只有在南極大量開(kāi)鑿冰下洞窟群，才能發(fā)揮其天然冷庫(kù)利于儲(chǔ)存物資的優(yōu)勢(shì)，大規(guī)模儲(chǔ)存、封存海藻、碳物質(zhì)或其他物資。同樣，對(duì)于現(xiàn)在被認(rèn)為無(wú)法開(kāi)發(fā)的海洋波浪能開(kāi)發(fā)、海底飄浮城市等設(shè)想，也可受其啟發(fā)和借鑒。

第十一章   跨海調(diào)水系統(tǒng)及海洋牧場(chǎng)和水下城市

11、1  海中的高速管道運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)想：

可利用的各大江河入海水量非常驚人，例如亞馬遜河、剛果河等，巨大水量足以解決全球水資源短缺，同時(shí)水中溶解的磷也可回到陸地重新進(jìn)入循環(huán)，但現(xiàn)有技術(shù)是無(wú)法解決的，必須使用高效流體減阻技術(shù)建造高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)，才可實(shí)現(xiàn)水資源的跨洋調(diào)運(yùn)。單純?yōu)檎{(diào)水而建造巨大的系統(tǒng)投資回收期很長(zhǎng)，需要具體分析其經(jīng)濟(jì)可行性，因此須結(jié)合海洋開(kāi)發(fā)統(tǒng)籌考慮，綜合開(kāi)發(fā)包括海洋波浪能、海底礦產(chǎn)（錳結(jié)核等）、海洋牧場(chǎng)、海洋運(yùn)輸?shù)鹊仍趦?nèi)的所有產(chǎn)業(yè)，不過(guò)高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)解決了各類(lèi)物資的大規(guī)模運(yùn)輸問(wèn)題，使海洋中的水下懸浮城市的建立成為可能。

現(xiàn)有海運(yùn)都是船運(yùn)，雖說(shuō)運(yùn)量大、能耗較低，但因速度慢、航行受氣候影響大等多有詬病，海運(yùn)一直處于衰落，但又無(wú)其他方法取代。與一般人預(yù)料的相反，若形成海洋運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，在海中建造本高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)并不比陸上系統(tǒng)更昂貴，因海中系統(tǒng)為無(wú)壓力系統(tǒng)，不像在陸地上為適應(yīng)地形高低起伏而需要抵抗因高差產(chǎn)生的流體高壓，管材可用廉價(jià)的材料例如經(jīng)防腐蝕處理的竹材、木材等制作；近岸一般敷設(shè)在海底，而在深海則以張力腿技術(shù)懸浮于海平面下一、兩百米左右（此處風(fēng)平浪靜避開(kāi)惡劣海況）；且海中系統(tǒng)的管道比較平直，其運(yùn)行速度更容易突破，例如達(dá)到一百米每秒，接近直升飛機(jī)的速度，理論上不斷增加減阻膜片數(shù)量甚至可達(dá)到高超音速而沒(méi)有最高速度限制，而其運(yùn)力更遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)有船舶運(yùn)輸系統(tǒng)。

若調(diào)水用管道或河道尺寸按高20米、寬200米計(jì)算，當(dāng)速度達(dá)到10米/秒時(shí)，過(guò)流能力為40000方/秒，超出剛果河、長(zhǎng)江的流量，或者說(shuō)年輸送量達(dá)一萬(wàn)三千億方；而若速度達(dá)到每秒50米，過(guò)流能力達(dá)到200000方/秒，超出世界第一大河亞馬遜河的流量。而其他缺水國(guó)家地區(qū)就沒(méi)有中國(guó)利用長(zhǎng)江入海水量那樣得天獨(dú)厚的條件，例如缺水最嚴(yán)重的中東，雖說(shuō)波斯灣水體有二十幾萬(wàn)億方，但查看整個(gè)印度洋沒(méi)有幾條水量豐富的河流流入，只能考慮從流入大西洋的亞馬遜河、剛果河等河流跨洋調(diào)配，而且即使將亞馬遜河水量全部注入封堵后的波斯灣，也需要三年才能注滿(mǎn)；可以慰藉的是死海這一天然蓄水湖經(jīng)過(guò)改造可以蓄積四、五千億方淡水，足夠以色列、巴勒斯坦等中東地區(qū)國(guó)家之用水；而很多國(guó)家地區(qū)連大規(guī)模儲(chǔ)存淡水的大型湖泊也找不到，只能從建好的海洋調(diào)水網(wǎng)絡(luò)中隨用隨取。由于不少用水區(qū)高差較大，如環(huán)繞波斯灣的伊朗高原、阿拉伯高原，需配套發(fā)展清潔能源提水，例如澳大利亞、環(huán)波斯灣、撒哈拉一帶國(guó)家可發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)獲取提水電能，處于西風(fēng)帶國(guó)家地區(qū)可發(fā)展風(fēng)電提水。具備農(nóng)林知識(shí)的人都不難理解，有了大量淡水，以種植能源草為先導(dǎo)的修復(fù)改良技術(shù)，幾乎所有旱地甚至包括熱帶沙漠在內(nèi)都極有被改造為良田的前景。

11、2  海中的位置固定結(jié)構(gòu)：

當(dāng)然有一個(gè)可能的疑問(wèn)需要解釋清楚，因?yàn)橄袷豌@井平臺(tái)一類(lèi)構(gòu)筑物的海中系泊系統(tǒng)造價(jià)很高，【系泊技術(shù)所仿照的阿基米德橋、張力腿技術(shù)，是指系泊平臺(tái)或其他物體比水輕得多，浮力遠(yuǎn)大于重力，為阻止其上浮設(shè)一重物塊（沉塊）沉于海底，用拉索一頭拉住沉塊，一頭拉住管道，就像平日用重物固定氫氣球一樣】，當(dāng)海水較淺時(shí)可以使用鋼索系泊，隨著海水深度增加鋼索越來(lái)越重，出現(xiàn)的問(wèn)題也越來(lái)越多，超過(guò)一、兩千米以上再使用鋼索就不合算了，現(xiàn)有技術(shù)是使用超高分子模量的高分子材料，其比重與海水接近而強(qiáng)度遠(yuǎn)超鋼材，但價(jià)格極其昂貴。

高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)的容重被嚴(yán)格設(shè)置為與海水相同，從而不需要抵抗自身重力或不均衡的浮力；也可設(shè)置桁架結(jié)構(gòu)作為管道的外骨架以固定管道系統(tǒng)柔性外管，使各段管道連成一個(gè)受力總體；巨大跨度的桁架可用竹材、木材等制成，特別是竹子材料；其容重調(diào)整到與海水相同，價(jià)格低廉又只需做簡(jiǎn)單防腐處理，每隔一定距離與張力腿平臺(tái)連結(jié)從而固定高速管道系統(tǒng)位置。由于高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)的內(nèi)管系自行產(chǎn)生流體動(dòng)力作用自動(dòng)轉(zhuǎn)彎，對(duì)軌道要求低，不像鉆井平臺(tái)那樣嚴(yán)格要求紋絲不動(dòng)，因此外管可以是柔性的，張力腿平臺(tái)可以是簡(jiǎn)單、柔性的單點(diǎn)系泊。主張采用強(qiáng)度高、比重輕、廉價(jià)易取得的竹木材料，尤其是竹子，順紋抗壓強(qiáng)度較高每平方厘米達(dá)800公斤，相當(dāng)于八千米海底壓力強(qiáng)度，其順紋抗拉強(qiáng)度甚至超過(guò)了一級(jí)鋼材而比重在高壓下與海水相近，為避開(kāi)竹材各向異性（其他各向強(qiáng)度較弱）特點(diǎn)，可結(jié)合竹集成材技術(shù)、竹膠合板技術(shù)等對(duì)精制竹銑片等的排列、組合、膠合方式精心選擇從而設(shè)計(jì)出可抵抗深水壓力的新型竹纜繩、竹拉桿或竹木、竹塑膠合材料等，其外敷膠水甚至就用現(xiàn)有的酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂就可滿(mǎn)足要求，現(xiàn)有竹膠合板已基本上各向同性，抗壓、抗拉強(qiáng)度已達(dá)到150兆帕，經(jīng)過(guò)特別改進(jìn)后在四千米以?xún)?nèi)海深環(huán)境工作應(yīng)該不會(huì)有什么大的問(wèn)題。這樣系泊系統(tǒng)造價(jià)減為原來(lái)的十分之一到數(shù)十分之一，若按每公里一萬(wàn)噸拉力，造價(jià)約三千萬(wàn)元。連同高速管道每公里造價(jià)控制在一個(gè)億以?xún)?nèi)。

同樣這一系統(tǒng)兼具貨運(yùn)功能，年運(yùn)貨能力輕易突破達(dá)百億噸以上，克服了船運(yùn)速度慢、受氣候影響大的缺陷，可逐步取代世界遠(yuǎn)洋輪船貨運(yùn)；生產(chǎn)、生活資料可以很方便地配送到遙遠(yuǎn)海域，現(xiàn)有大尺寸壓力容器價(jià)格不斷降低，可用于設(shè)計(jì)建造水下懸浮建筑，這樣海面下的懸浮居住系統(tǒng)（城市）可大量建成，如海水較淺（例如三、四百米以?xún)?nèi)的大陸架海域）可采用張力腿定位，如下圖所示意：

上述張力腿體系對(duì)于需要大規(guī)模推廣的海洋設(shè)施來(lái)說(shuō)造價(jià)仍然昂貴，用于重要的超高速管道系統(tǒng)及懸浮海底城市或者可不計(jì)成本，但用于普通的大量建造的海洋牧場(chǎng)設(shè)施則不應(yīng)采用這類(lèi)昂貴的系泊結(jié)構(gòu)，否則成本居高不下使海洋牧場(chǎng)發(fā)展受阻；所以我們主張張力腿系統(tǒng)僅少量用于輔助定位，一般大量采用的是如下圖所示意的定位系統(tǒng)：

由于海平面表層及附近（0-5米水深）水況復(fù)雜，洋流速度往往達(dá)到每秒兩米以上，水能豐富，因此布置海流或海浪發(fā)電系統(tǒng)，但發(fā)電系統(tǒng)可以很容易設(shè)置隨時(shí)轉(zhuǎn)為推進(jìn)器狀態(tài)，在接到指令后可向指定方向運(yùn)動(dòng)；水面下布置自帶推進(jìn)系統(tǒng)的海洋牧場(chǎng)網(wǎng)箱或懸浮房屋、城市，在風(fēng)浪小的地區(qū)可布置在水下兩米到五米左右以便使養(yǎng)殖網(wǎng)箱接受陽(yáng)光，大浪區(qū)則布置到波浪影響小的深度如五十米以下；在水下五十米到一百米以下海水基本上可視為靜止?fàn)顟B(tài)，此處布置帶有可啟閉封板的巨型水箱結(jié)構(gòu)用于定位，水箱尺寸巨大，例如200米×100米×5米，圍合水體達(dá)十萬(wàn)噸，這樣一個(gè)巨大靜止質(zhì)量通過(guò)拉索與海浪發(fā)電系統(tǒng)及網(wǎng)箱系統(tǒng)連接，足以提供定位所需拉力。

當(dāng)然隨著時(shí)間推移巨大水箱結(jié)構(gòu)也還是會(huì)逐漸有一個(gè)與海流方向相同的速度，雖然很小，但也會(huì)產(chǎn)生位移，當(dāng)其達(dá)到一定限定值時(shí)，打開(kāi)可啟閉封板，里面有一定速度的水流被放出，而打開(kāi)封板后水箱結(jié)構(gòu)就是上下兩層板而已，在水中質(zhì)量、迎流面積很小因而阻力極小，此時(shí)包括發(fā)電系統(tǒng)按指令處于推進(jìn)狀態(tài)及推進(jìn)姿勢(shì)，將巨型水箱結(jié)構(gòu)及海浪發(fā)電系統(tǒng)、網(wǎng)箱系統(tǒng)拉回原處，當(dāng)放下可啟閉封板時(shí)又是靜止的巨大水箱結(jié)構(gòu)，如此周而復(fù)始；這樣就很輕易解決了海洋中各類(lèi)設(shè)施的定位問(wèn)題。

包括海洋中的高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)兩側(cè)均可布置大量此類(lèi)巨型水箱結(jié)構(gòu)抵消大部分海流沖擊荷載，特別重要的管道系統(tǒng)也可自設(shè)動(dòng)力定位裝置進(jìn)行微調(diào)抵御所有不均衡荷載，保證嚴(yán)格的位移限定；尤其超高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)，例如前面所述速度達(dá)到三馬赫的高速氣浮管道列車(chē)，定位要求嚴(yán)格，也只有海洋中才沒(méi)有轉(zhuǎn)彎半徑的限定，轉(zhuǎn)彎半徑數(shù)千公里不管南大洋還是大西洋、印度洋、太平洋均可滿(mǎn)足這一要求，海洋沿岸特設(shè)“港口”貨物均可超高速到達(dá)，速度遠(yuǎn)超空運(yùn)而費(fèi)用卻遠(yuǎn)低于船運(yùn)，海運(yùn)業(yè)將重新定位。

當(dāng)然，這是用于較重要結(jié)構(gòu)的定位設(shè)施，也適用位于大陸架等淺海區(qū)或深層水流速度極小的海域，在深海區(qū)尤其墨西哥灣流、西風(fēng)漂流等強(qiáng)大潮流區(qū)這些措施都很昂貴，未來(lái)大規(guī)模開(kāi)發(fā)后海量存在的海洋牧場(chǎng)大部分實(shí)際上并不需要固定于一處，大都可隨著洋流漂流，從而節(jié)省昂貴的定位設(shè)施造價(jià)，這將另行討論。

11、3：海洋中的水下飄浮城市的建立

占地球面積三分之二的海洋目前卻無(wú)人居住，因?yàn)楹Ｃ娌粫r(shí)有風(fēng)暴等各種惡劣海況，只有造價(jià)昂貴的巨型船只才能在風(fēng)暴中勉強(qiáng)生存下來(lái)，而且缺乏淡水、能源等生存物資，靠船舶運(yùn)輸速度極慢，不能滿(mǎn)足維持一個(gè)城市所需，因此大家寧可設(shè)想移居外星球也無(wú)法想象大規(guī)模移往海中居住，正因?yàn)檫@一瓶頸，所以在科學(xué)家們描述下的海洋開(kāi)發(fā)前景誘人，卻一直未有大的進(jìn)展。

然而在海洋中的高速管道運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的建立卻將突破這些瓶頸的限制，在海平面三十米以下就已經(jīng)基本上避開(kāi)了海面暴風(fēng)雨等惡劣海況的影響，我們?cè)O(shè)想可潛入水下的房屋群在風(fēng)暴來(lái)到前幾個(gè)小時(shí)下潛并臨時(shí)定位于水下五十到一百米處，要抵抗深水壓力的房屋最好是圓筒結(jié)構(gòu)，充分利用材料的抗壓性能，實(shí)際上陸地上的大型城市下水管也是按這樣的壓力設(shè)計(jì)的，四米直徑每米造價(jià)大約兩千元到四千元，也就是說(shuō)壓力容器或管道式的海中懸浮居住系統(tǒng)的造價(jià)甚至遠(yuǎn)低于陸地房屋的造價(jià)，因?yàn)樗袘腋》课莶恍枰拐穑虼烁畠r(jià)、更易于成批建造。

水下房屋群設(shè)計(jì)為容重略低于水，例如浮力與重力的比例為10:9，靠拉索與張力腿平臺(tái)相連固定于水下，在風(fēng)暴較少的區(qū)域，平時(shí)房屋可升出海面，工作生活與水上人家沒(méi)有什么大的區(qū)別，只是在暴風(fēng)來(lái)臨時(shí)再通過(guò)張力腿平臺(tái)拉索收緊張拉潛入水下五十米以下以躲避風(fēng)浪襲擊，通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)從海面收集空氣或使用生產(chǎn)的氧氣。至于交通，可使用高效流體減阻技術(shù)設(shè)計(jì)出來(lái)的高速太陽(yáng)能飛艇、高速潛艇等，也可部分使用船舶。請(qǐng)注意作為交通骨干網(wǎng)絡(luò)的可以是時(shí)速數(shù)千公里的高速氣浮管道列車(chē)系統(tǒng)，其交通便利超過(guò)飛機(jī)航線(xiàn)。

請(qǐng)注意這一海洋生態(tài)系統(tǒng)在海平面以下數(shù)十乃至上百米深處，對(duì)表層海水來(lái)說(shuō)是相對(duì)封閉的，也就是相對(duì)獨(dú)立的，不受大氣層中各類(lèi)災(zāi)害的影響，與南極冰川城市、天空漂浮城市一樣有“末日避難所”的功能。

11、4：  海洋波浪能開(kāi)發(fā)及遠(yuǎn)距離能量輸送、設(shè)施養(yǎng)殖業(yè)：

按世界能源組織統(tǒng)計(jì)現(xiàn)有技術(shù)可利用的波浪能約二十五億千瓦，但這是指靠近岸邊的海區(qū)，因?yàn)楝F(xiàn)有波浪發(fā)電技術(shù)仍按陸地思路來(lái)設(shè)想，要抵抗海面暴風(fēng)等惡劣海況，通過(guò)大量復(fù)雜機(jī)構(gòu)收集密度較低而分散的能流，再通過(guò)復(fù)雜機(jī)構(gòu)將其轉(zhuǎn)為電能，并調(diào)整電壓通過(guò)昂貴的海底電纜送往陸地，每一個(gè)環(huán)節(jié)都造成巨大成本增加，而且遠(yuǎn)海機(jī)械維護(hù)等都很不方便，這就造成波浪能發(fā)電成本居高不下而難以推廣，而且現(xiàn)有技術(shù)也未考慮到深海區(qū)建立水下操作基地。

11、4：海洋波浪能及熱能的遠(yuǎn)距離輸送

西風(fēng)帶波浪能潛力巨大，尤其南極附近的南冰洋，每平方公里二十萬(wàn)千瓦以上，這些電能不能輸往陸地，還是與開(kāi)發(fā)南極風(fēng)電一樣的新思路：就地消納發(fā)展新的產(chǎn)業(yè)。

而且在南極冰山被分割運(yùn)往陸地消費(fèi)后，南大洋不再有低溫冰山降低海水溫度，海水溫度將增高，而南大洋哪怕水溫增加一度，其中包含抗凍基因的生物量將成倍增加，利于大規(guī)模設(shè)施養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展。而經(jīng)過(guò)南大洋的各類(lèi)高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)也往往帶來(lái)熱帶、溫帶的熱量，例如海洋中的高速氣浮管道列車(chē)系統(tǒng)其管道外側(cè)部分可設(shè)為兩公里寬，十米厚，當(dāng)平均速度為每秒40米時(shí)流量達(dá)80萬(wàn)方每秒，是亞馬孫河流量的四倍，調(diào)運(yùn)亞馬孫河的管道也不需這么大，其余部分可抽調(diào)熱帶高溫海水運(yùn)往南大洋，并設(shè)類(lèi)似于渦輪增壓設(shè)備回收能量交換南大洋的冰冷海水，這樣的人造“墨西哥灣暖流”將使南大洋水溫及周邊陸地氣溫大幅度上升，當(dāng)然這些人造暖流必須嚴(yán)格控制在低緯度地區(qū)，尤其注意避免造成南極冰原的融化。而在日本北部及庫(kù)頁(yè)島包括朝鮮、中國(guó)東北這一類(lèi)地區(qū)，溫暖的熱帶海水將大幅度提高其夏秋季尤其冬季氣溫。

11、5：建立海洋牧場(chǎng)發(fā)展種養(yǎng)殖業(yè)的設(shè)想

現(xiàn)有深海養(yǎng)殖工船與船舶相似，而船舶為了抵抗海面惡劣氣候而建造費(fèi)用巨大，因此發(fā)展阻力巨大，至今沒(méi)有多少艘外海養(yǎng)殖工船；實(shí)際上不難判斷如果有條件把養(yǎng)殖籠（浮筏）固定于水下，就可大幅降低造價(jià)，也就具備經(jīng)濟(jì)可行性；實(shí)踐中還會(huì)發(fā)現(xiàn)用于固定位置的設(shè)計(jì)會(huì)大幅增加費(fèi)用，改為隨海流漂浮則迅速把費(fèi)用降下來(lái)，當(dāng)然漂流路線(xiàn)的設(shè)置和控制及其他相應(yīng)設(shè)計(jì)需另行考慮。

11、5、1：固定位置的海洋牧場(chǎng)

海水養(yǎng)殖大家習(xí)慣在固定位置布置養(yǎng)殖網(wǎng)箱，目前都局限于近?？筷懙匾欢?，尤其潮間帶位置，要大規(guī)模擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)模就必須走向深海；在廣大的淺海大陸架等深度在數(shù)百米不等的海域，其設(shè)施養(yǎng)殖網(wǎng)箱只設(shè)一層直接利用天然陽(yáng)光的巨大海洋牧場(chǎng)，其上設(shè)置一層透明薄膜，既可利用海面陽(yáng)光，又可阻止表層高溫不潔凈海水進(jìn)入，夏季氣溫較高時(shí)可選擇從深海抽取營(yíng)養(yǎng)豐富的深層冰冷海水混合冷卻表層海水溫度，使其達(dá)到最佳養(yǎng)殖溫度。網(wǎng)箱下部數(shù)十米設(shè)置巨型水箱結(jié)構(gòu)用于固定位置，上部設(shè)置前述廉價(jià)的新型波浪能發(fā)電及消波設(shè)備，養(yǎng)殖網(wǎng)箱也都用廉價(jià)的竹木桁架連成整體增強(qiáng)抗風(fēng)浪能力，平時(shí)布置在離海面五米到十米左右避開(kāi)波浪影響，并可在大風(fēng)大浪來(lái)臨時(shí)下沉到海面下五十到一百米躲避巨浪。也可在可利用陽(yáng)光的表層養(yǎng)殖海藻，下部則養(yǎng)殖鮑魚(yú)、海參等海鮮魚(yú)類(lèi)，或利用其他能源為補(bǔ)充（例如波浪能豐富地區(qū)輸送過(guò)來(lái)的電力），多層養(yǎng)殖網(wǎng)箱分別飼養(yǎng)海藻類(lèi)、海魚(yú)類(lèi)經(jīng)濟(jì)動(dòng)植物。

其經(jīng)濟(jì)測(cè)算（單層網(wǎng)箱）就是每畝約六～十萬(wàn)元（含電氣設(shè)施及其上的海浪發(fā)電及消波系統(tǒng)、深海水抽取系統(tǒng)、定位用的張力腿結(jié)構(gòu)或巨型水箱結(jié)構(gòu)等），海藻養(yǎng)殖層之下更可結(jié)合鮑魚(yú)、海參等海鮮養(yǎng)殖；簡(jiǎn)單測(cè)算后可發(fā)現(xiàn)回收期很短，以每畝年產(chǎn)干海帶三噸計(jì)算，八到十年內(nèi)收回投資。

當(dāng)然，每一個(gè)海洋農(nóng)牧場(chǎng)附近都必須有高速管道輸送系統(tǒng)及沿此系統(tǒng)布設(shè)的水下懸浮城市，如同陸地開(kāi)發(fā)必須修建公路一樣，這些基礎(chǔ)設(shè)施連同海產(chǎn)品的收集運(yùn)輸設(shè)備都另行計(jì)入公共開(kāi)發(fā)費(fèi)用。

但這類(lèi)淺海區(qū)只占海洋面積的8%，溫度等養(yǎng)殖條件合適的區(qū)域更少，其他海區(qū)大量面積開(kāi)發(fā)不適用此方法。

11、5、2：隨水漂流的海洋牧場(chǎng)

海洋牧場(chǎng)設(shè)施關(guān)鍵在于造價(jià)能否大幅度降低，而且大規(guī)模開(kāi)發(fā)比較合適，固定位置的海洋牧場(chǎng)每畝六到十萬(wàn)元設(shè)備投資仍然很高，投資回收期太長(zhǎng)；主要在于定位用張力腿及水箱結(jié)構(gòu)增加較多造價(jià)，實(shí)際上我們可取消定位水箱，由于前文所述的新型廉價(jià)波浪能發(fā)電設(shè)備也可兼作推進(jìn)動(dòng)力，就使整套設(shè)備成為自帶低速動(dòng)力可以上下潛浮類(lèi)似低速潛艇的結(jié)構(gòu)并隨水漂流，從而大幅度降低網(wǎng)箱設(shè)施造價(jià)至每畝兩萬(wàn)元左右，三、四年就可收回投資，而海洋牧場(chǎng)隨著預(yù)先設(shè)定的路線(xiàn)漂流幾個(gè)月就可操控進(jìn)入指定地點(diǎn)進(jìn)行收獲作業(yè)。

這樣的開(kāi)發(fā)一般都是超大規(guī)模的開(kāi)發(fā)，例如整個(gè)日本海、南海、珊瑚海區(qū)域制定整體開(kāi)發(fā)計(jì)劃，預(yù)先結(jié)合洋流等水文情況設(shè)定長(zhǎng)達(dá)數(shù)千公里的漂浮路線(xiàn)并在相應(yīng)部位布置配套的水下基地或城市及高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)，（現(xiàn)有海運(yùn)路線(xiàn)也稍作調(diào)整避免互相干擾）；而伴隨在漂流海洋牧場(chǎng)中用于監(jiān)管、維護(hù)的各類(lèi)生活工作設(shè)施也隨水漂流，對(duì)內(nèi)交通可依賴(lài)生活工作設(shè)施間的高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)解決，對(duì)外交通則可依賴(lài)新型高速飛艇、高速艦船包括高速潛艇等解決。

整套網(wǎng)箱系統(tǒng)構(gòu)成非常簡(jiǎn)單明了，不論是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的養(yǎng)殖網(wǎng)箱還是不露出水面的發(fā)電設(shè)備、驅(qū)動(dòng)設(shè)備，或向水中增氧（或二氧化碳）鼓氣的裝置，并無(wú)技術(shù)瓶頸，價(jià)格也較低廉；由于在深海遠(yuǎn)海，結(jié)構(gòu)自帶動(dòng)力裝置及抽取深層海水設(shè)備，及向水中增氧鼓氣都需要?jiǎng)恿?，因此能量補(bǔ)充尤為重要，隨海域位置不同而設(shè)置相應(yīng)的發(fā)電設(shè)備，能流密度較低的海洋能源輸送往陸地不具備經(jīng)濟(jì)可行性，供漂流設(shè)施就地利用和消納是最佳利用方式。

在溫帶、西風(fēng)帶等處以波浪能發(fā)電為主，采用的波浪能設(shè)備就是能把微小能量收集并集中起來(lái)的集、蓄能發(fā)電系統(tǒng)：以大量較小的水輪轉(zhuǎn)子或感受壓力變化的囊袋作為能量捕獲器，通過(guò)活塞泵、柱塞泵或其他液壓泵等簡(jiǎn)單而不易出故障的轉(zhuǎn)化裝置將波浪能轉(zhuǎn)化為集中的液壓能，把低勢(shì)位蓄水箱的水通過(guò)管網(wǎng)加壓并儲(chǔ)存在高勢(shì)位蓄水箱，集中地接入發(fā)電機(jī)產(chǎn)生穩(wěn)定的電能；而與葉輪、囊袋連接的管網(wǎng)的管道兼做支撐桁架結(jié)構(gòu)的桿件，并與網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)，形成穩(wěn)定、廉價(jià)的系統(tǒng)，省卻了大部分變速齒輪箱、蓄電池、逆變器等。其動(dòng)力輸出可直接連接深層海水泵或動(dòng)力裝置，也可通過(guò)電能轉(zhuǎn)換，多余電力也用于增加網(wǎng)箱照明。

在南北緯20度以?xún)?nèi)的巨大熱帶海區(qū)顯然溫差發(fā)電是最合適的：受太陽(yáng)能加熱的表層海水（25℃～28℃）作高溫?zé)嵩矗?00米～500米深處的海水（4℃～7℃）作低溫?zé)嵩矗?span style="color: rgb(51, 51, 51); background: white;">用氨為工質(zhì)的熱機(jī)組成的熱力循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電或直接提供動(dòng)力源，而低溫?zé)嵩闯槿〉暮Ｋ瑫r(shí)送往養(yǎng)殖網(wǎng)箱，既提供深層海水營(yíng)養(yǎng)，又降低網(wǎng)箱水溫。當(dāng)然也可同時(shí)布設(shè)少量波浪能發(fā)電設(shè)備輔助供電。

其中的關(guān)鍵是海面下兩百米以下?tīng)I(yíng)養(yǎng)豐富的冰冷深層海水的抽取，不但免卻施肥作業(yè)，且冰冷海水也可減低表層海水溫度，在熱帶海面還結(jié)合了溫差發(fā)電所需深層海水抽?。徊捎米枇苄〉母咚俟艿垒斔拖到y(tǒng)就可使抽取量成倍增加，并采用渦輪增壓類(lèi)設(shè)計(jì)回收高速水流能量，由于大量冰冷深層海水降溫，這樣甚至在熱帶洋面哪怕緯度20度以?xún)?nèi)海區(qū)也能養(yǎng)殖冷水性海帶及魚(yú)類(lèi)。而且由于大量營(yíng)養(yǎng)豐富的深層海水上浮，使得浮游生物量大幅度增加，相應(yīng)地使以此為食物的魚(yú)類(lèi)等海洋生物大量增加，這與世界各大漁場(chǎng)形成是一樣的道理，同時(shí)它也是巨大的漂浮魚(yú)礁，并提供部分藻類(lèi)底棲物，將徹底改善漂流流經(jīng)區(qū)域海洋生態(tài)，使魚(yú)類(lèi)資源極大豐富。

大陸架等淺海區(qū)只占8%左右，其余都是深海區(qū)，而近兩億平方公里海域即使按單層網(wǎng)箱每畝三噸干物質(zhì)其海藻生產(chǎn)潛力高達(dá)近萬(wàn)億噸，或按料肉比1：30也相當(dāng)于三百億噸鮑魚(yú)肉類(lèi)，這還沒(méi)包括浮游生物增加導(dǎo)致的漁業(yè)資源的增量，遠(yuǎn)超當(dāng)今糧食產(chǎn)量（25億噸）及肉食產(chǎn)量（2億噸）的數(shù)十、上百倍，也足以滿(mǎn)足未來(lái)數(shù)百年內(nèi)人類(lèi)糧食生產(chǎn)需要。實(shí)際上只要1%的海面設(shè)置漂流海洋牧場(chǎng)，就足以滿(mǎn)足當(dāng)前人類(lèi)糧食及肉類(lèi)食品需求。

11、5、3：巨浪區(qū)能源輸送和水下多層網(wǎng)箱設(shè)施養(yǎng)殖

我們知道西風(fēng)帶等處有巨大的波浪能，若能將這些轉(zhuǎn)化為電能輸送到熱帶、溫帶海洋，用于給該地的多層設(shè)施養(yǎng)殖網(wǎng)箱系統(tǒng)供電，既能利用波浪能又可避開(kāi)南大洋惡劣養(yǎng)殖環(huán)境；我們應(yīng)注意到高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)中對(duì)在其中高速運(yùn)行的內(nèi)管系統(tǒng)的阻力及能量損耗極小，若增加減阻膜片數(shù)目則哪怕運(yùn)行上千公里用于維持內(nèi)管速度的能耗不到總能量的千分之五（計(jì)算過(guò)程略），不但低于石油管道輸送能耗（1%左右），甚至遠(yuǎn)低于高壓電輸送的電能損耗，因此它可兼作能量轉(zhuǎn)輸系統(tǒng)，相當(dāng)于一個(gè)巨大的引流發(fā)電管道，例如在西風(fēng)帶巨浪區(qū)利用能量收集設(shè)備把波浪能轉(zhuǎn)化為液壓能（不發(fā)電），并壓入管道系統(tǒng)內(nèi)，使內(nèi)管及所包容的液體（海水或淡水等）速度加快轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，整個(gè)系統(tǒng)成為類(lèi)似于飛輪的動(dòng)能儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，到達(dá)目的地后釋放內(nèi)管中的高速水流并導(dǎo)入相應(yīng)的低水頭發(fā)電設(shè)備中發(fā)電。

若有這些能源可供利用而在淺海區(qū)固定海洋牧場(chǎng)采用多層網(wǎng)箱養(yǎng)殖，則下部網(wǎng)箱采用植物生長(zhǎng)燈提供光源照明，按海藻最佳生長(zhǎng)光照1000流明亮度設(shè)計(jì)每平方分配LED燈光功率15瓦；布設(shè)管道抽取營(yíng)養(yǎng)豐富的深層海水，深層海水溫度為1到4度，是海帶等冷水性海藻較好的生長(zhǎng)溫度；1000米以下的海水營(yíng)養(yǎng)鹽豐富，可免去施肥作業(yè)；還可使用通過(guò)高速管道運(yùn)來(lái)的純二氧化碳（鋼瓶裝干冰、液體二氧化碳或其他諸如碳酸氫鈉等化合物形式），這些二氧化碳就是通過(guò)我們現(xiàn)在正在熱議的碳收集技術(shù)收集而來(lái)，不同的是現(xiàn)在的專(zhuān)家主張將其埋入海底或地下實(shí)現(xiàn)碳封存，而我們主張作為氣肥用于海洋養(yǎng)殖轉(zhuǎn)化為糧食、燃料等碳水化合物儲(chǔ)存，當(dāng)海帶、海藻養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展起來(lái)后，二氧化碳需求將極為旺盛，隨著二氧化碳市場(chǎng)收購(gòu)價(jià)格不斷上漲，可以預(yù)見(jiàn)碳收集產(chǎn)業(yè)自然會(huì)迅速發(fā)展。

假定每平方公里獲取十萬(wàn)千瓦電力計(jì)，可提供666.7萬(wàn)平方米（即一萬(wàn)畝）養(yǎng)殖面積的光源用電，或者可保證相當(dāng)于近七平方公里的養(yǎng)殖面積，由于采用人工照明，因此可以采取多層養(yǎng)殖的方法，這與陸地農(nóng)作物有點(diǎn)區(qū)別。當(dāng)然，為巡視、自動(dòng)化操作方便，沒(méi)必要整個(gè)海域滿(mǎn)鋪六、七層養(yǎng)殖筏、養(yǎng)殖網(wǎng)箱，可以方便原則例如沿著高速管道兩側(cè)各鋪一百米左右，共鋪設(shè)三十多層，每隔一米一層，或者說(shuō)是寬兩百米、高三十多米共三十五層網(wǎng)格的立體養(yǎng)殖網(wǎng)箱，并進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵在于西風(fēng)帶等地能輸出多少電能，遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)有一萬(wàn)億千瓦，即可供一千萬(wàn)平方公里用電，則海藻年生產(chǎn)能力遠(yuǎn)景可達(dá)到三千億噸，或海鮮類(lèi)肉食生產(chǎn)能力每年一百億噸。

由于投資非常巨大，因此應(yīng)綜合開(kāi)發(fā)，單純發(fā)展海洋牧場(chǎng)或海底管道貨運(yùn)、調(diào)水等投資回收期很長(zhǎng),但一旦收回投資，其后每年都會(huì)帶來(lái)巨額收益。這與一百多年前各國(guó)政府面對(duì)當(dāng)時(shí)的新鮮事物且同樣投資巨大的鐵路、公路等是一樣的問(wèn)題，而第一次、第二次工業(yè)革命最主要的固定資產(chǎn)投資就是火車(chē)、汽車(chē)、輪船、飛機(jī)發(fā)展所需鐵路、公路、港口、橋梁等的建設(shè)帶來(lái)了延續(xù)至今的經(jīng)濟(jì)繁榮。

或者會(huì)有人認(rèn)為巨浪區(qū)應(yīng)該就地利用波浪能，進(jìn)行多層網(wǎng)箱設(shè)施養(yǎng)殖等，到底哪種開(kāi)發(fā)方案更實(shí)際，有待于實(shí)踐中探討和驗(yàn)證。

11、4、4：碳物質(zhì)封存與空氣中二氧化碳含量減少

解決南極運(yùn)輸不能只靠可在暴風(fēng)中起降的高速飛艇或破冰船舶，可設(shè)高速懸浮管道運(yùn)輸系統(tǒng)從阿根廷南端入海，在徹底解決南極冰山問(wèn)題前為避開(kāi)該區(qū)域夏季經(jīng)常出現(xiàn)的大型漂流冰山可設(shè)于德雷克里海峽一千米深處，千米深度再遭遇大型冰山的幾率就足夠小了，穿越海峽后在南極半島西側(cè)登陸，極地東風(fēng)作用下漂流冰山都被擋在南極半島東側(cè)；利用高速管道運(yùn)輸系統(tǒng)的巨大運(yùn)能運(yùn)輸進(jìn)出南極內(nèi)陸的物資。當(dāng)運(yùn)往南極的海藻之類(lèi)碳水化合物或二氧化碳封存量達(dá)到六千億噸時(shí)，大氣中的二氧化碳就會(huì)恢復(fù)到工業(yè)革命前的水平；如果海帶、海藻產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，作為能源、糧食儲(chǔ)存的產(chǎn)量遠(yuǎn)大于現(xiàn)有現(xiàn)有能源消耗量的話(huà)，甚至可以照常使用化石燃料而不用擔(dān)心空氣中二氧化碳含量的增加；不過(guò)我們主張立即封存化石燃料，這些化石能源應(yīng)用在將來(lái)出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的災(zāi)難時(shí)全人類(lèi)救急度過(guò)難關(guān)時(shí)所需。

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