移民火星
　　行星際旅行的困難也許會讓火星殖民看起來像是幻想。不過，從定義上說，殖民是條單行道，正是這一點讓我們有可能為新世界的殖民地送去發(fā)展所需的大量人口。
　　我們考慮一下人類移居火星的兩種可能模式：政府出資模式與私人出資模式。
　　如果選擇政府出資模式，今天我們已經(jīng)擁有大規(guī)模移民所需的基本技術(shù)手段。圖8.1中我們可以看到向火星運送移民的設(shè)想之一。脫胎于航天飛機的重型運載火箭把145噸（和土星5號運輸能力相當）載荷送上近地軌道，然后用比沖量900秒的熱核火箭（NTR，例如20世紀60年代美國NERVA項目中試制的那種）把一艘70噸的蝸居飛行器送上去火星的軌道，飛行時間7個月。到達火星后，蝸居飛行器用自身的圓錐形減速傘進行大氣制動，最后在甲烷/氧發(fā)動機的幫助下降落。
　　蝸居飛行器直徑8米，擁有4個完整的居住層，總生活區(qū)面積200平方米，足夠24個人在太空中和火星上生活。到達火星后，卸下裝載的貨物，就可以騰出第五層（最頂層）艙室擴大生活區(qū)。因此，一次發(fā)射可以將24個人送上地球去火星的單行道，包括他們的住房和工具。
　　現(xiàn)在，我們假設(shè)2030年開始殖民，每年平均有4枚這樣的火箭從地球上發(fā)射。然后作若干合理的人口統(tǒng)計學(xué)假設(shè)，就能估算出火星人口曲線，結(jié)果見圖8.2。仔細研究這張圖片，我們會看到在這種程度的努力下（而且技術(shù)鎖定在21世紀初期的水平），未來1個世紀中，火星人口增長率約為17、18世紀美洲殖民地的1/5。
　　這個結(jié)果意義非凡。它意味著，去火星的遙遠路途和由此引發(fā)的交通不便并不是紅色星球上人類文明初期的主要障礙。關(guān)鍵的問題反而是資源利用、培育食品、建筑房屋以及在火星地面上生產(chǎn)各種有用的產(chǎn)品，正如我們在第7章中討論過的一樣。此外，預(yù)估的人口增長率是美洲殖民地的1/5，這有點慢，不過從歷史的尺度來看相當可觀。假設(shè)每次發(fā)射耗資10億美元，對地球上任何一股希望在火星上播下自己火種的主要勢力來說，在一段時間中持續(xù)每年投資40億美元都是可以接受的。
　　不過，如果每次發(fā)射耗資約10億美元，那每位移民就是4000萬美元。這樣的價錢政府也許負擔得起（一段時間內(nèi)），個人或私人組織就不行了。會有很多人出于自我選擇想在新世界留下自己的印記，如果火星想從他們的充沛精力中獲益，那運輸費就得降到比現(xiàn)在低得多的水平。所以，我們考慮一下另一種可能的模式，看看費用到底能降到多低。
　　可以再次考慮我們用來把有效載荷從地面送上近地軌道的甲烷/氧單級入軌飛行器。把1千克有效載荷送上軌道，大約需要70千克推進劑。甲烷/氧雙組元推進劑價格約為每千克0.2美元，那么把1千克載荷送上軌道，燃料成本為14美元。然后我們假設(shè)總的系統(tǒng)運營成本是燃料成本的7倍（大約是飛機總成本與燃料成本之比的2倍），那么把載荷送上近地軌道的成本約為每千克100美元。假設(shè)地球與火星之間有永久往返運行的飛船，船上水和氧的循環(huán)利用率為95%。這種行星際“渡船”由阿波羅11號宇航員巴茲·奧爾德林（Buzz Aldrin）提出，可以作為永久性地球-火星運輸體系的基礎(chǔ)，能為大量移民有效提供足夠的艙位。這種渡船只需要發(fā)射一次，然后就會在地球和火星之間永遠飛行下去，往返周期為2.2年。用這樣的渡船運送乘客，每位乘客（加上私人物品每位100千克）必須攜帶約400千克補給品，如食物、水和氧，來支持自己200天的去程航行。因此，把一位移民從近地軌道送上行星際往返飛船，也就是要給500千克載荷提供約4.3千米每秒的速度變量。移民從近地軌道登上渡船、從渡船登上火星地面都要乘坐轉(zhuǎn)移艙，每位乘客分攤的轉(zhuǎn)移艙質(zhì)量大概要500千克。那么，每位乘客共有1000千克質(zhì)量需要送上渡船軌道，如果轉(zhuǎn)移艙采用比沖量380秒的甲烷/氧推進系統(tǒng)，那需要送上近地軌道的總質(zhì)量就是3200千克。近地軌道運送價格為每千克100美元，假設(shè)渡船自身的費用均攤到極大數(shù)目的任務(wù)中，最終得出，把一位乘客送上火星的費用是32萬美元。
　　顯然，上述計算中我作了很多假設(shè)，其中任何一個發(fā)生變動都會使算出的船票價格顯著上漲或下降。比如說，從地球到近地軌道這段路程，如果采用空氣助燃的超音速沖壓式噴氣發(fā)動機（scramjet）來提供相當一部分速度變量，這段路程的費用就會降低到原來的1/3。還可以用電力擺渡船把轉(zhuǎn)移艙加速到接近逃逸速度，然后停止加速，轉(zhuǎn)移艙就能利用高推力化學(xué)級實現(xiàn)近距離有動力飛越地球，從而脫離地球軌道，與渡船會合。這一過程由化學(xué)推進實現(xiàn)，需要的速度變量僅有1.3千米每秒，因此運送的有效載荷會成倍增加，費用也會降得更低。如果渡船采用磁力帆（見拓展閱讀）而不是只利用自然的行星際軌道（通過重力助推），那要與渡船集合，轉(zhuǎn)移艙需要的離開地球的雙曲線速度幾乎為零，因此，近地軌道到渡船的整段路程都能用電推進完成，甚至用太陽帆、磁力帆也行。我們假設(shè)渡船上的維生系統(tǒng)中水和氧氣的循環(huán)利用率為95%，如果增加維生系統(tǒng)閉環(huán)度，把該數(shù)值提高到99%，那每位乘客需要的消耗品就會減少，運輸費用也會進一步降低。最終，理想情況下地球到火星的運輸費用還能再降低1個數(shù)量級，每位乘客只要3萬美元左右。逐步采用這些新技術(shù)，費用會隨之逐步降低，見表8.3。
　　不過，早期移民的費用是每位32萬美元，這個數(shù)字很有意思。這個數(shù)的錢誰都不會隨便就花掉，但這個數(shù)——大約就是美國許多地區(qū)一幢郊區(qū)中產(chǎn)階級高尚住宅的價錢，或者換句話說，大約就是一個成功的中產(chǎn)階級家庭一生的積蓄——很多人都能出得起，如果他們真想去的話。他們?yōu)槭裁磿�想去？答案很簡單：火星人口很少，交通費又這么高，那火星上的勞動力成本肯定比地球上高得多。因此，火星上的工資也許會比地球上高得多。
　　32萬美元在地球上可能是一位工程師6年的薪水，那在火星上，他很可能只要一兩年就能賺到這么多。過去4個世紀中的大部分時間，歐洲與美國之間的工資差別正是如此，這樣的工資差別會使個人移民火星變得既有利可圖又有望實現(xiàn)。從17世紀直到19世紀，許多歐洲家庭如出一轍，傾家蕩產(chǎn)把一位家庭成員送到美國。然后，這個移民去賺足夠的錢，讓全家人都搬過去。今天，同樣的一幕正在第三世界的移民身上重演，和現(xiàn)在的機票價格相比，他們在本國的薪水低得可憐。到達目的地后，移民肯定會有收入來付清船票，所以甚至可以貸款來付旅費。過去我們這樣做過，將來也可以這樣。
　　如前所述，火星上將會出現(xiàn)的普遍勞動力短缺會促使火星文明進行技術(shù)變革和社會改良。如果你付了地球上5倍的薪水，那你肯定不希望自己的工人浪費時間做體力勞動或是填寫表格；也不希望擁有緊缺技能的人沒法全力施展，而僅僅因為他沒有勞神費力地去做什么例行公事的培訓(xùn)。簡單地說，火星文明注重實用，因為他們不得不這樣，就和19世紀的美國文明一樣。留在地球上的社群沒有這么大的壓力，所以更容易被傳統(tǒng)束縛。在相互的競爭中，這種被逼出來的實用主義會帶給火星巨大的優(yōu)勢。如果說需要是發(fā)明之母，那火星會為發(fā)明提供搖籃。一個以卓越的技術(shù)與實用主義為根基的前沿社會，而且成員都是在個人的驅(qū)動下主動加入的，它必將成為發(fā)明的溫床，這些發(fā)明不但能為火星所用，地球上的人同樣也能受益。因此，他們會為火星帶來收入（向地球賣使用許可），同時也會打破勞動力豐富的地球社會固有的停滯不前的趨勢。我們在稍后的章節(jié)中會討論到，這個返老還童的過程最終將是殖民火星為地球帶來的最大收益。而得益最大的地球社會，便是與火星的社會、文化、語言、經(jīng)濟各方面聯(lián)系最緊密的那些。
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