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第一章 從沙粒到沙灘
航太新聞一出現，其他新聞就會讓路。校園裡的科普活動中，航太一向是重點，科技館更是不可能沒有航太展區。
然而，如果提問人類為什麼要進入太空？卻沒幾個人能回答出來。是的，講清楚這件事並不那麼容易，下面這章也只能為這個答案畫出一個輪廓。
1 「未來」遲遲沒有來
1968年，科幻電影《2001太空漫遊》上映了。當時，蘇聯的「月球9號」已經在月球表面實現軟著陸，美國的「阿波羅計畫」更是緊鑼密鼓，眼看著要走向成功。於是，這部電影乾脆把載人宇航的目標定在木星，時間就是33年之後。
《2001太空漫遊》改編自克拉克的科幻小說《前哨》。克拉克曾在1947年寫過一本科幻小說，名叫《太空序曲》，預言人類將於1978年到達月球，結果，事實比他的設想還提前了9年。
既然人類1961年才第一次飛上太空，8年後就能著陸月球，按照這個速度，《2001太空漫遊》的設想並不算太離奇。
在當時，宇航被稱作「未來」科技，肩負著引領人類的重大使命，甚至成為流行風潮。在美國，學校教師談宇航，電視劇聊宇航，甚至理髮店也為婦女設計「太空髮型」。
美國奇點大學創辦人之一、高科技企業家迪亞曼迪斯回顧這段歷史時說，小時候街頭到處都是和宇航有關的宣傳畫，科學家在電視節目裡告訴孩子們，30年後，普通人買張票就能飛入太空。
過了30年，迪亞曼迪斯發現這個夢想遙不可及，憤而開設「安薩里X大獎」，鼓勵民營航太事業。然而，現實中，居然有22％的美國人懷疑載人登月是場騙局。因為如果不是的話，為什麼以今天的能力，人類反而不能重返月球？
美國白宮網站有一個欄目，請民眾投票，討論哪個政府機構應該被裁撤，結果美國太空總署多年位列榜首！很多美國人覺得這是個白花錢、沒效益的部門。為了保住預算，美國太空總署致力推廣大眾科學，但是一直都無濟於事。
我是在2020年撰寫本書的，此時，人類不光沒去木星，連月球都沒再光顧。「未來」為什麼沒有來？專家學者討論過各種原因，我就不重複他們的話了。我覺得，這裡面最大的問題，是科學界沒向大眾說清楚，為什麼要把錢花在航天上。畢竟，科學家沒辦法自己掏腰包去做這件大事。
以「小行星重定向任務」為例，這是歐巴馬政府2010年啟動的專案，該專案計劃用無人飛船抓取一顆小行星，將其拖入月球軌道，再派太空人登上去考察。從科學角度看，這是一次巨大飛躍，但為什麼要做這個專案？美國太空總署始終沒向管預算的議員們講清楚。他們一會兒說這是為防禦小行星撞擊地球，一會兒說這是為登陸火星做準備，每個理由都很牽強。最後，這個專案於2017年終止。
最近，航太專家開始炒作宜居行星。在科幻片裡面，主持人連線國際太空站太空站上的一名科學家，請他談談移民系外行星的前景，這位專家也很配合，從理論到實際資料都講了一番。
我看這個節目時就在想，他們對這個話題是認真的嗎？能登上太空太空站的人，難道不明白此舉要花費多少成本？將目前全球發電量集中於一臺雷射器，才能勉強將一面光帆加速到光速的一半，這樣十幾年後才可以抵達比鄰星。然而，這只能送去百十公斤（1公斤=1,000克）的有效載荷，並且這面光帆無法減速，只能走馬看花地拍一堆照片。
移民外星？這個目標高居於哈里發塔的800公尺之上，可人類到現在還沒有爬到80公尺。
2 宇宙目標要明確
在航太領域，科學導向壓倒工程導向，這是導致大眾遠離航太的重要內因。
什麼叫科學導向？就是以求知為目標，以科研為手段，無論是花數十萬經費，還是數十億經費，獲得新知識就是最大收穫。然而，大眾並不清楚那些新知識的價值，雖然它們可能在科學上真的很有價值。
什麼是工程導向？就是以效果為主導，把工作目標設定為獲得更多資源，擴展人類空間，解決具體問題，其方式就是推動各種生產項目。
外行人並不清楚這兩種導向的區別。研究航太，難道不就是想從宇宙中獲取資源嗎？其實，宇航科學家們把精力用於探索宇宙，而不是開發宇宙。比如，他們津津樂道於太陽系哪顆天體上有生命，但這與人類整體利益關係極小。太陽系其他天體上即使有生命，最多也只是微生物。研究它們可以滿足科學興趣，解開學術難題，對普通百姓又有什麼用呢？
至於為什麼要研究載人航太，而不是無人航太？這個大問題也沒講清楚。隨著自動控制技術的發展，很多工作都可以實現無人操作。
如果只從事無人航太，不用戴上氧氣、水和食物，也不用配備一套生命維持系統，更不用考慮船體是否會洩漏，太空飛行器裡面所有空間都塞滿科學儀器，不是比從事載人航太經濟得多嗎？
近地空間是這樣，深空探測更是這樣。「航海家1號」已經飛出冥王星軌道，其他在深空遊弋的無人飛船也有十幾艘，它們仍然能發回有價值的資訊。如果只是要從事科研，將來可以發射體積更大、性能更好的無人飛船。
除了好萊塢科幻大片，似乎根本沒必要研究載人航太，載人航太看上去很偉大，實際上會帶來更大的危險。看完《絕地救援》或者《愛上火星男孩》，你會覺得派一組無人飛船去考察火星，故事裡面的危險都不會發生，而用無人探測器考察火星，幾十年前就能辦到。
即使不是為尋求知識，只是想發展太空商業，載人航太也沒什麼意義。拋開軍事用途不說，如今天上已經有導航衛星、通訊衛星、氣象衛星。總之，一系列民用衛星在太空為人類服務。但是，地面上沒有人接受過國際太空太空站上人類的服務。
總之，發展載人航太，無論在科研上，還是在經濟上，都看不出什麼前景。各國宇航局說不出理由，民間的航太粉更說不出，他們能提出的最大目標，就是發展太空旅遊。然而，無論2,000萬美元的軌道飛行，還是20萬美元的次軌道飛行，都不像可以普及的項目。
要想讓民眾把熱情再次轉向航太事業，上面這些說辭可遠遠不夠。無奈，誰都不可能以己昏昏，使人昭昭。從事宇航的人自己還沒弄清為什麼做這件事，何以說服大眾？
3 能源造就文明等級
3.6億年前，一群勇敢的魚游上岸，發展成兩棲類。
700萬年前，一群勇敢的猿從樹上跳下來，開始直立行走。
21萬年前，一群追逐獵物的現代人走出非洲，散布到全世界。
1.2萬年前，一群辛勤的部落民族在小亞細亞種植糧食，文明從此有了開端。
300多年前，一群想冒險的商人在英國把機械裝置引入勞動，從此有了我們周圍的一切。
感謝這些先驅者造就了我們，然而以後呢？
幾年前，我在太原一所小學裡為孩子們講本書的主題，有個學生提問，「老師，人類什麼時候可以達到第二級文明？」
我當時很震驚，一個小學生都聽說過「卡爾達肖夫文明等級理論」嗎？於是我反問了一下，發現他真的是在說這個理論。
1964年，蘇聯天文學家卡爾達肖夫提出了一個理論，認為文明等級可以透過掌握不同能量水準來劃分。卡爾達肖夫是想劃分傳說中的外星文明，所以他的思路一開始就在太空上，他把第一等級定位在控制本行星所有能源，第二等級定位於控制本恆星系的全部能源，第三等級定位於跨星系開發能源。
這個理論不光定性，還有一堆數位化指標。根據計算，現在人類能源使用水準只達到0.73級，這並不意味著還差0.27級我們就能控制地球所有能源。等級中每相隔0.1級，就可能差10倍，這樣的話，人類離一級文明還差數百倍呢！而如果一艘外星飛船到達地球，就表明他們已經超過二級文明，在向第三級文明進發了。
「卡爾達肖夫文明等級理論」立意過高，後來，能源學家把思路轉向地球，認為能源水準決定著現實中不同文明的水準。比如，大刀長矛打不過機關槍，本質上是以人體生物能為基礎的軍隊，打不過以化學能為基礎的軍隊。
當今世界各國的貧富差距，仔細一算，人均能量利用是最真實的指標。
在科學家眼裡，要讓人們富裕起來，人均能源使用量是個實際的指標。而且和物價、匯率這些相比，可能是更確切的指標。當你坐在家裡點外送時，一定要知道這些商品是在其他地方花掉很多能源生產出來，又花掉很多能源送到你面前的。
然而，人類只待在地球上，就能達到一級文明嗎？這也不可能。如今，人類每年能源消耗總量大約是工業革命前的700倍，地球已經不堪重負。如果再增加270倍，不，離這個目標還很遠的時候，地球就會變成一口巨型高壓鍋。
所以，我們需要更靈活地理解卡爾達肖夫的思想，也就是說人類可以掌握相當於整個地球的能源輸出，但不是在地面上達到這一點。地球所接受的太陽能，只占太陽輸出的1/22×108。僅就能源而言，天上遠遠比地面富裕。
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