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。

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。

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引言

　　10歲前，我就開始讀科幻小說。

　　20歲前，太空科幻是我購書的首選，我很可能買過市面上能買到的每一本太空小說。當時，人均居住面積才幾平方公尺。在斗室裡，只有這些書能讓我神遊天外，駕臨八荒。

　　20歲到30歲之間，我開始用懷疑的眼光打量這些故事，它們既沒什麼科學根據，也算不上有想像力。讀過五十本，我就能知道裡面幾乎所有的故事套路。

　　30歲到40歲之間，我開始自己創作科幻小說，並且把注意力轉回地面。眼前的故事還有很多沒有講好，何必去說那麼遙遠的事？衝向太空，開發宇宙？那是講給孩子們聽的，充其量是讓他們對科學產生興趣。

　　古代神話已經過時，航太故事就是替代品，是人們編寫的現代神話。等孩子們長大了，就會明白什麼才是鏡花水月。

　　40歲到50歲之間，越來越多的科學發現提醒我，人類不僅應該登上太空，而且應該開發太空，並最終在太空中站穩腳跟。甚至，人類有一百個理由必須進入太空，並且刻不容緩。

　　就這樣搖搖擺擺，過了50歲，我決定寫一本書，認真地、系統地討論開發宇宙這項偉大事業。是的，前輩的理想並沒有過時，人類終究要成為太空民族。雖然中間停頓了幾十年，但是在歷史長河當中，這不過是一道迴水灣。

　　回顧過去，整個人類對開發宇宙的熱情也曾經時起時伏。最初，人類並不知道「天高地厚」。他們認為日月星辰都在山頂上方，或者雲層背後，反正並不遙遠。如果配上羽毛黏成的翅膀、乘坐熱氣球、驅動巨型磁石，或者服食丹藥，人就能飛昇到那裡。

　　隨著近代科學的發展，人類開始知道宇宙的真實範圍，也知道登天需要多麼巨大的速度，宇航的熱情開始冷卻下來。到19世紀末，蘇聯中學教師齊奧爾科夫斯基提出宇航新方案時，科學界的主流意見是把宇航當成偽科學。由此，老前輩不得不透過撰寫科幻小說來宣傳自己的理想。

　　還好，齊奧爾科夫斯基去世前，液體火箭引擎最早的樣機已經點火成功。那一波宇航熱持續到1980年代初，催生出一個個奇蹟，最遠的太空飛行器甚至衝出海王星的軌道。

　　不過，進入1990年代後，隨著美俄宇航項目的壓縮，人類對太空的雄心再次收斂。如果窮根究底，我們會發現根源在於人類沒能釐清宇航事業的偉大意義。今天的科技水準遠高於當年，投入科學的經費也今非昔比。但是，人類似乎更願意在地球這一畝三分地上深耕細作。

　　「地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠生活在搖籃中」，讓我們重溫前輩的名言，它就是本書的起點，也是本書的宗旨！

引言

　　10歲前，我就開始讀科幻小說。

　　20歲前，太空科幻是我購書的首選，我很可能買過市面上能買到的每一本太空小說。當時，人均居住面積才幾平方公尺。在斗室裡，只有這些書能讓我神遊天外，駕臨八荒。

　　20歲到30歲之間，我開始用懷疑的眼光打量這些故事，它們既沒什麼科學根據，也算不上有想像力。讀過五十本，我就能知道裡面幾乎所有的故事套路。

　　30歲到40歲之間，我開始自己創作科幻小說，並且把注意力轉回地面。眼前的故事還有很多沒有講好，何必去說那麼遙遠的事？衝向太空，開發宇宙？那是講給孩子們聽的，充其量...

引言
第一章　從沙粒到沙灘
第二章　危險家園
第三章　Made In Space!
第四章　飛越卡門線
第五章　「地衛二」計畫
第六章　開發地球伴侶
第七章　最近的樂園
第八章　從此升級換代
第九章　再接再厲
第十章　從地球人到宇宙人

引言
第一章　從沙粒到沙灘
第二章　危險家園
第三章　Made In Space!
第四章　飛越卡門線
第五章　「地衛二」計畫
第六章　開發地球伴侶
第七章　最近的樂園
第八章　從此升級換代
第九章　再接再厲
第十章　從地球人到宇宙人