第八章高速氣浮管道列車

顯然增加膜片層數(shù)、重數(shù)就可使高速管道運輸系統(tǒng)的速度極限大幅度提高，實際上并無速度極限，隨著膜片層數(shù)增加甚至可輕易突破音障、黑障等平時很難突破的速度極限，理論上說速度達到每秒一公里乃至高超音速都不存在任何問題，例如建設這樣的氣浮管道列車系統(tǒng)，內管就是列車，內外管間設一百層膜片，每層膜片速度差為十米每秒，列車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)一系列問題），也可保持常溫常壓，且造價低廉，對應真空管道高鐵孰優(yōu)孰劣，各位可自行判斷。

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

只有一個地方有可能輕松擺脫這一限制，那就是廣闊而渺無人煙的大海之中，哪怕轉彎半徑幾千公里也能輕松做到，下文將描述這一構想。雖說時速數(shù)千公里的高速氣浮管道列車因造價昂貴及運行維護費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還是有發(fā)展前景的，例如時速八百公里以下，相當于民航飛機的速度，也足以沖擊特定區(qū)域的民航業(yè)。

第九章   高速太陽能（生物質能）電動飛艇與高速艦船

飛艇體積大，速度低，在空氣中運動隨著速度增加而阻力大幅度增加，必須符合流線型線才能減少阻力，而流線型線加工困難，飛艇材料抗擊性差；因此引起一系列問題，包括抗風能力差，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，則產量稀少，且不易獲取，更導致飛艇價格昂貴；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事件就使如日中天的飛艇產業(yè)一蹶不振，隨著飛機速度不斷提高而逐漸退出了人們的視野。

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

9、1、采用高效流體減阻技術對飛艇進行總體設計，大幅度提高飛行速度：

高效流體減阻技術用簡單而巧妙的機械設計大幅度減少各類流體阻力，其減阻效果預測非常驚人，使流體阻力成倍、成十倍減少，從而使速度成倍、成十倍提高；由于是機械裝置，目前機械運行速度上限在每秒五十米到一百米之間，即時速300公里左右或以下，用于飛機等高速航空器目前似乎還不是很實用，但用于艦船、飛艇等低速運動裝備這個速度已經(jīng)非常實用。

它的減阻設計分為兩個部分，一個是飛艇頭部設置迎流減阻頭罩，必要時尾部設置相對應的減阻尾罩裝置，使艏部氣流阻力成倍減少并擺脫流線型線影響，這樣飛艇艇體變得非常規(guī)則，另一個是再在艇體表面上布置多層按一定速度梯度分層有序運動的減阻膜片群，從而使側面的氣流阻力（主要是摩擦阻力）減少到極致。

減阻頭罩結構如下圖示意：

在飛艇艏部依次設置多個尖細的薄壁結構組成直線或曲線的氣流通道5，使迎流面上所有空氣流分別進入對應的氣流通道；

氣流通道5與來流方向成較小的夾角，將氣流引向兩側排出；氣流不再沖擊艇身；

在氣流通道5表面布置減阻膜片群2及轉筒3等組成的多重減阻膜片群系統(tǒng)，并在另一側設轉動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一樣，對所有來流施加一個側向速度從而消除氣流沖擊，大幅度減少氣流阻力。隨著側向速度增加，側向速度角動量改變也會越來越大，為減少側向速度角度，氣流通道可改為曲線，當然結構相應復雜一些，造價也有所增加。

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

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

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

若使用生物質燃料或煤炭等可使用高溫氣化發(fā)電機組，需要解決的是生物質燃氣（或煤炭）熱值低而設備重量大、燃氣雜質含量大引起系列問題、熱值不穩(wěn)定等關鍵瓶頸，均采取針對性設計來解決：我們通過特殊結構設計用燃燒爐加熱使氣化爐內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度以上時甲烷成分的分解導致熱值減少，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)電機重量，并經(jīng)布滿催化劑的高溫裂解室充分接觸、停留，從而使焦油等雜質徹底催化裂解；粗燃氣間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)電機組發(fā)電；而發(fā)電機尾氣不直接排放而接入采用蓄熱式高溫燃燒技術設計的燃燒室，作為摻混煙氣先進行經(jīng)改進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又解決了尾氣凈化問題；若設備體積較大不方便的話,還可采用中高壓氣化凈化工藝大幅縮小設備體積;這樣就解決了生物質氣化發(fā)電熱值低重量大、污染大難凈化等痛點。而且稀堿水洗滌、活性炭吸附分解去除粗燃氣中的硫化物非常徹底，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氣，富甲烷的生物質氣再摻氫氣成為高熱值燃氣，可通入輕質發(fā)電機組發(fā)電。

而氣化及凈化過程中產生大量高溫燃氣，燃燒后產生大量高溫尾氣，實際上這些氣體產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發(fā)展，輕質保溫囊體已經(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側1000度的高溫氣體另一側只有約100度，例如1100度高溫燃氣、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，本申請所述氣囊結構用于飛艇等浮空器時，不但不要求體積小，反而要求各類高溫氣體的體積越大、各類停留時間越長越好，因此有截然不同的設計，但必須解決防爆、保溫隔熱等問題，主要包括防爆氣囊、氣壓調節(jié)泵和氣化燃燒發(fā)電系統(tǒng)相結合。

如圖所示，防爆氣囊的囊壁由耐熱材料如耐熱硅膠制作，有保溫要求的則內覆輕質隔熱材料如氣凝膠隔熱絕熱材料；防爆氣囊包括若干個獨立的儲氣氣囊和囊體支撐架，囊體支撐架為由輕質管道制成，并與各類產生氣體壓力（正壓或負壓）的氣壓調節(jié)泵（至少一個備用）、儲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，即使有較多處斷開也仍能保證氣體循環(huán)輸送到每個指定位置，從而兼做氣囊內氣壓調節(jié)機構。

儲氣囊體包括若干個用于儲存易燃氣體的易燃氣囊體和若干個用于儲存不燃氣體（尾氣、廢氣等）的不燃氣囊體，易燃氣囊體被一層或多層不燃氣囊體包圍，并且每層儲氣囊體分隔為至少一個獨立封閉的氣室。從而與空氣、純氧等助燃氣體或盛裝助燃氣體的囊體分隔開來，防止?jié)B漏等造成危害。

進一步，通過氣壓調節(jié)機構保證不燃氣囊體壓力略高于易燃氣囊體壓力，若有滲漏則保證微正壓，使易燃氣體滲漏量很少，并被稀釋到燃燒、爆炸極限之下，及微正壓使微量不燃氣體緩慢壓入易燃氣體囊體中，從而阻止易燃氣體的滲漏。每個單獨囊體或氣室均設有至少一個控制閥，通過感應信號按預先設定程序自動啟閉控制閥來抽吸或壓入相應氣體，執(zhí)行氣壓調控；根據(jù)可燃、不可燃、助燃分類，不同性質氣體有獨立的氣壓調節(jié)機構,且長時間保持一定壓力。若發(fā)生滲漏，燃氣進入第一層不燃氣囊就被稀釋，再入第二層不燃氣囊時可燃氣濃度就少得可憐，如還有氣體滲出的話，也遠在燃燒極限之下了，更何況飛艇表面包裹的減阻膜片群內部也充滿了惰性氣體，沒有燃燒、爆炸的危險。

更進一步的方案是每個獨立囊體及氣室設有備用囊袋，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計為兼做檢修管道，檢修機器人沿檢修管道運送新的備用囊袋到各指定位置，執(zhí)行預設的自動修復程序。

這樣飛艇上與所述工藝對應的燃氣裂解室、高溫脫硫室、空氣預熱器、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構進行相應設計，包括氫氣囊也按防爆氣囊設計，木柴、煤炭氣化或燃燒產生的高溫氣體不但不增加設備重量，反而提供輔助浮力，使其能完美地應用于高速太陽能飛艇等產品。

9、3、進一步采用復合艇體、升力翼技術等減少飛艇體積：

為進一步減少飛艇體積，可采用成熟的復合艇體等技術，升力翼提供輔助浮力；及分布式發(fā)電機布局，多套獨立的升力風扇提供懸停、起降時的升力，而飛

行時升力風扇轉向為提供推進力狀態(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輸工具參數(shù)做了對比，如下圖所示意：

顯然，通航領域，高速飛艇具備造價低、燃料費用低、起降方便尤其可懸停、抗風能力大幅提高，因此將與直線飛機爭奪通勤航空市場；

9、4、新型高速艦船結構與應用

如果說飛機、飛艇改造因速度高導致機械裝置速度極限低的缺陷暴露的話，相對速度較小的船舶工程改造顯然方便多了，新型船舶結構設計與飛艇類似，艏部為減阻頭罩，船體變得非常規(guī)則，表面滿布減阻膜片群，因船舶種類不同而有不同設計，例如為減少水線面附近巨大沖擊力而采用小水線面設計，而水下浮體采用高效流體減阻技術的相應設計，這些都比較簡單，不再贅述。

舊船改造可直接在船頭加掛艏部減阻裝置，艏部裝置構造簡單可標準化生產成批量預制。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（除滑行艇一類船舶外）,且費用低廉，改裝后半年節(jié)省的油費就足以收回改裝成本；現(xiàn)在全球萬噸以上遠洋大型商船就有數(shù)萬艘，可預見其改裝的市場容量。至于跨海高速管道運輸系統(tǒng)完成以前，各類船舶改裝市場短期內不會消失。

軍事艦艇同樣可實行改裝，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）雖說在幽深海水掩護下難以探測到，但其速度很低，而一旦被發(fā)現(xiàn)就難逃被擊沉的命運，這是致命弱點，而使用本技術后就可擺脫速度低的致命弱點，造出大量廉價的速度成十倍提高的高速或超高速潛艇、魚雷等兵器；現(xiàn)有技術由于水面上的目標發(fā)現(xiàn)手段多種多樣，從雷達、紅外線、紫外線等各種設備日益完善，打擊武器多種多樣，而水下兵器因海水的巨大吸收作用，到達一定深度除了聲納以外就沒有什么探測手段了，水下戰(zhàn)攻擊武器只有低速魚雷及深水炸彈，雖近年技術發(fā)展有超空泡魚雷，但數(shù)量少、造價高昂。在出現(xiàn)大量廉價而難以發(fā)現(xiàn)的的超高速潛艇、魚雷等水下兵器后，水面戰(zhàn)艦的速度優(yōu)勢蕩然無存，航母、戰(zhàn)列艦等將成為活靶子，隨時面對幽深海底不知從何處冒出來的難以探測的危險，水面戰(zhàn)艦時代行將結束而開始水下戰(zhàn)時代，各國海軍重新處于同一起跑線上。

9、5軍民兩用應用前景及空中城市生態(tài)建立

由于與高鐵速度相仿，而造價及燃料費用更低，也不限于點到點運輸，因此將嚴重沖擊高鐵運輸市場；尤其海島、山區(qū)運輸，修建鐵路、公路都將耗費巨額資金，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、沙特等國修建公路、鐵路遠不如發(fā)展飛艇航空；

至于傳統(tǒng)通航領域諸如航拍、搶險救災、森林巡邏、農林植保飛機等尤其需要垂直起降懸停的業(yè)務顯然高速飛艇占優(yōu)勢。

軍事領域，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，后勤補給簡單。

由于尾氣不直接排放，熱敏導彈難以尋的；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構,隱身性能較好,骨架及發(fā)動機等處進行隱身設計即可滿足要求。

大量廉價預警飛艇取代昂貴預警機、通訊中繼艇。

作為作戰(zhàn)平臺，艇載無人機超視距作戰(zhàn)掃除一切威脅；艇載炮瞄雷達、無后座力炮集群相當于飛行的防空陣地，來襲導彈、飛機無所遁形，必被掃清；由于電力充足并可裝載電磁炮等；艇載制導炸彈、穿甲彈等可對地攻擊；陸軍機動性達到極致，一萬艘廉價飛艇即可一夜之間將百萬大軍連同重型裝備送至數(shù)千公里外的前線。防爆氣囊抗擊性強，并設自動修復機構，戰(zhàn)場生存能力大增。

更重要的是：飛艇在空戰(zhàn)中雖因速度比不上現(xiàn)有戰(zhàn)斗機等高速飛行器而處于劣勢，但一旦飛艇集群與高速護航戰(zhàn)機聯(lián)合作戰(zhàn)并作為進攻的主力（就像坦克裝甲集群在二戰(zhàn)時作為陸軍進攻的主力），飛艇集群堅持下來并摧毀機場、補給基地，甚至奪取核武發(fā)射基地/摧毀公路橋梁，則戰(zhàn)機導彈將落敗，包括現(xiàn)有軍隊人數(shù)等都不影響戰(zhàn)爭勝負；飛艇集群將取得制空權并取得戰(zhàn)斗勝利，而整場戰(zhàn)爭勝負將由此決定。如果說二戰(zhàn)時期改變戰(zhàn)爭規(guī)則的是坦克集群、噴氣式飛機和航母集群的話，二十一世紀戰(zhàn)爭勝負將取決于核武器、高速飛艇集群和機器人；目前機器人獨立作戰(zhàn)其運動距離、續(xù)航能力是瓶頸，而裝載于高速飛艇則可迅速避開這一短板，例如在到達戰(zhàn)場目的地附近釋放飛行戰(zhàn)斗機器人并作為持續(xù)的后勤補給保障基地，使機器人部隊可大規(guī)模用于實戰(zhàn)，人海戰(zhàn)術徹底退出戰(zhàn)場，以往戰(zhàn)爭中常見的沖鋒陷陣的大量普通士兵將退出軍隊，現(xiàn)有軍隊陸軍結構發(fā)生根本改變，帶來徹底的戰(zhàn)爭規(guī)則改變。

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

至于高速太陽能飛艇（采用防爆氫氣囊專利技術，取代昂貴的氦氣而填充廉價易得的氫氣）應用于能源草大規(guī)模種植時的飛播、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，包括解決各類農林業(yè)產物收集、運輸難問題等在此不再贅述，也暫不討論高速飛艇的其他軍事用途等，能源草產業(yè)快速發(fā)展是關系到國計民生的大事，在防空安全可控制前提下適當開放領空是值得各國政府考慮的事情。

與高鐵做一個簡單的比較：現(xiàn)有高鐵每公里造價約兩個億，高鐵列車每列約一個億，以川藏高鐵全長1800公里計算約3000億鐵路建設費用，且不論經(jīng)濟核算后一般只能載客不能運貨，每列車載運能力不超過一百噸，年運力不超過三千萬噸，只能在沿線各站?？浚蝗粲酶咚亠w艇，則百噸左右的飛艇造價約五千萬到一個億，至少可擁有三千艘，日運能60萬噸，或年運能近兩億噸，速度不低于高鐵卻不受地表地形限制，也不受鐵路線限制，一旦有戰(zhàn)事并可快速轉為軍用。

由于目前太陽能薄膜發(fā)電設施價格較貴且重量較大，用于高速飛艇若太陽能發(fā)電功率安排過大的話由于重量大幅度增加而對速度等指標有巨大影響，但用于低速甚至靜止的漂浮飛艇則沒有這些限制，這使高空風電開發(fā)的瓶頸：高空風電發(fā)電機的載體得以解決，大家都知道，普通風電開發(fā)造價較貴，且靠天吃飯，不穩(wěn)定，調蓄、外輸困難，而高空風電投資省、風能穩(wěn)定，但高空載體難以解決是瓶頸所在。而且這類飛艇長度都在幾十米到數(shù)百米不等，足以首尾相連形成特殊的網(wǎng)架定位結構，避免高空漂浮發(fā)電機互相碰撞、糾纏。此外也可用于建造漂浮在高空的建筑、城堡乃至空中農場，使其漂浮在陽光充足的赤道上空，避開氣候變化劇烈的高度進入平流層，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)爭等因素存在，人們對世界末日的擔憂始終沒有消除，例如冰川期到來引起氣候急劇變冷、行星撞擊地球引起漫天灰塵的氣候變化、超級火山爆發(fā)導致日月無光氣溫下降、大規(guī)模核戰(zhàn)爭導致核冬天等都將導致人類的滅亡，也有擔心溫室效應失控導致地球溫度急劇變熱而崩潰的討論；因為陸地文明所依賴的大氣層生態(tài)脆弱，一旦大氣層中因各類原因充滿大量塵埃、煙霧等短期內不能清除就可能帶來毀滅性災難，所以有很多關于末日避難所、“諾亞方舟”的設計，但都被證明并非終極解決方案；最引人注目的是代表美國科技創(chuàng)業(yè)方向的馬斯克總裁提出的移居火星計劃，具體細節(jié)不在這里重復，不過人類真的必須離開地球殖民外星才能避開世界末日嗎？

本文有些論點看起來似乎都是針對馬斯克先生為代表的硅谷科技創(chuàng)業(yè)者的：特斯拉的動力電池加充電樁續(xù)航，而本文介紹的電動汽車車型就是取代純電動汽車的；馬斯克先生提出真空管道建超速高鐵技術，為減少空氣阻力而把管道抽成真空，而我倒不是想要爭辯高效流體減阻技術設計出的高速氣浮管道列車與之相較的優(yōu)劣，而是說現(xiàn)階段時速就可望達到三百公里、不需建機場、車站、鐵軌或管道且隨處可?？康牧畠r的高速太陽能飛艇必將終結各類高鐵，并沖擊航空運輸市場。因為這些觀點代表美國最前沿的科技創(chuàng)業(yè)方向，被寄予工業(yè)革命先行者的厚望，出現(xiàn)不同看法只是對科技發(fā)展方向的判斷有不同而提出爭議而已，因為科技發(fā)展方向不只是涉及新一輪工業(yè)革命方向，科技革命也不應僅僅被認為用于提高生產力拯救周期性發(fā)生的經(jīng)濟危機，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)境之嚴酷，是地球上最嚴酷的環(huán)境也不能相比的，相對于火星的嚴酷環(huán)境，金星殖民將簡單得多：由于金星有濃密大氣層，其上空兩萬米空中溫度、氣壓、重力加速度等都與地球類似，最重要的是陽光充足——是地球太陽能最強的赤道地區(qū)的四倍，那么使用我們的高速太陽能飛艇技術建造空中漂浮城堡就是很成熟的殖民技術了：巨型飛艇城堡控制其中動植物數(shù)量平衡的話，所有元素都可自行循環(huán)而不受外界干擾，即可實現(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有水資源補充，因此需設立相應成套化工設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發(fā)其他產業(yè)，隨著這類空中城堡結構大量建造，被金星大氣層吸收的太陽能越來越少，也就是減弱其溫室效應，金星溫度將不斷降低，直至改造為類似地球的行星。

移居外星的設想主要受必須在類似地球的星球上才能生存的固定思維的限制，實際上宇宙空間站這樣的構筑物同樣可以生存，如果設計得夠大，接受太陽能為能量來源，巨型空間站內控制其中動植物數(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。如能實現(xiàn)可控核聚變等補充能量來源，宇宙中的任何空間都可居住、生存。而目前依靠化學能火箭進行太空旅行、移民費用是不可想象的，尤其遙遠天文單位距離的太陽系外星球，除非不需攜帶大量燃料或其他必需物質的大推力離子推進器、核推進器之類發(fā)動機取得突破，尤其核動力火箭，它可依靠核反應產生大量高速粒子從尾部噴出而獲得巨大反沖動量，只有這樣的發(fā)動機結合核能才可設計出持久推力而不需攜帶大量反沖介質的飛船，滿足克服星球引力反復起降的需要，尤其遠距離星際航行，哪怕只產生10米/秒的加速度，持續(xù)24小時就可加速到每秒近千公里，往返木星不到一個月時間，用于太陽系內航行足以滿足要求了；乃至持久加速上萬小時后達到光速也不是難事，往返比鄰星十年時間左右，而這樣的飛船用于星際采礦運輸才具備可行性。然而現(xiàn)有的離子推進器僅能推動一個乒乓球大小的物體，有人認為一、兩百年內恐怕都見不到大推力離子推進器的研發(fā)成功，而核推進器也依賴于可控核聚變技術的突破，短期內難有進展。

此外將火星、金星地球化的難度，恐怕遠不如挖掘、開發(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，改造或開發(fā)費用也比末日地堡之類的建筑便宜得多。

10、2 南極風電開發(fā)新思路

南極大陸覆蓋著數(shù)千米厚冰層，氣候嚴寒，就連最熱的夏季平均溫度也低于零下十幾度，極低溫測得零下八十九度，這樣的嚴寒下鋼鐵也會脆成渣；更兼常年暴風，人稱“殺人風”，連房子都會被吹跑；雖說風能資源豐富，但該地域發(fā)展風電需用耐極低溫設備，價格極為昂貴；大風來臨時地面涌起冰雪流，冰渣、冰塊橫飛易砸壞設備；且風電外輸困難無法利用；所以南極是至今無人類定居的未開發(fā)大陸。

不過如果換一個思路呢？耐極低溫的風力發(fā)電設備確實昂貴，因為普通鋼鐵在這個溫度下早已強度降到幾乎為零的脆裂，風力塔架所用特種鋼甚至制作發(fā)電設備本身的特種鋼材費用就叫人承受不了，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現(xiàn)象：在南極大部分地區(qū)，哪怕是夏天，氣溫從沒達到零度，也就是說這個地區(qū)不用擔心冰的融化，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，不但冰的抗壓強度接近磚石材料，而且其抗拉強度甚至遠超過磚石材料；木材也有類似特性，那么為什么不考慮用隨處可見的冰來做風機塔架材料呢？及寒帶生長的木材來代替風電設備的結構材料，使用適應惡劣環(huán)境的垂直軸風力發(fā)電設備，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的耐嚴寒材料制作（木材、特制冰塊等），開發(fā)這樣的專用風電設備其風力發(fā)電站費用就急劇下降，甚至有望降到每千瓦兩千元以下。實際上立一塊八、九米高的冰柱或冰桁架，在南極地區(qū)這個高度上的風能就十分可觀，這個高度也足以避開南極暴風來臨時冰雪流中翻滾的冰渣、巨大的冰塊，保護垂直軸風力發(fā)電設備不被沖壞。

實際上有了廉價的高速飛艇，就很容易解決高空風電的發(fā)電機載體問題，南極數(shù)百米的空中就有極為可觀而穩(wěn)定的風能，很有可能每平方公里達到十萬千瓦量級。

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

10、3 冰川溫室生態(tài)的設想

冰下洞室開鑿如果使用開挖土方的機械，那么冰越冷越硬，將冰塊一點一點的敲碎可想而知怎樣費勁了，其費用甚至超過石方挖掘；我們知道與石塊切割挖掘不同，冰的切割比較簡單：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挖的盾構機開發(fā)專門的冰洞挖掘機械，頭部用專用電加熱烙鐵切割大直徑的冰柱，例如直徑三米長度十米的冰柱并將其整體運出作為風機塔架，（也可用于建造大型冰建筑、房屋），安裝時用熱水代替“水泥”做膠結材料就行，（而不是將其全部挖碎運出），那么掘進速度就很快而且能耗及費用極低。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寒，若再使用廉價的保溫材料（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就可形成簡單廉價的隔熱材料）鋪貼在冰壁上足以建造溫室，按每平方公里風電得到十萬千瓦電力計，采暖指標取每平方30瓦，植物補光燈照明用電指標取每平方20瓦（按1500流明考慮設計），可建冰下溫室一百六十萬平方（約兩千五百畝），哪怕發(fā)展設施農業(yè)其收入也是否可觀；其中靠近地面的第一層另鋪設一層透明冰，（透明冰的制作安裝是簡單技術不再贅述），使日光透過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光，尤其夏季極晝時期的充足陽光，此層約一百萬平米，合計約四千畝；而其下各層溫室（一到兩層為主）沒有陽光直接照明的則以利用風電為主，并加設廉價的高溫熔鹽儲能系統(tǒng)調蓄電能及熱能，也采用部分生物質燃料、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，因此其他場合無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，核廢料只需簡單固化，做好安全防盜措施即可，而且?guī)缀跏怯谰眯缘哪茉?，并解決令人頭疼的核廢料存放問題；不過由于核廢料數(shù)量有限，能使用這一補充供能方式的溫室數(shù)量僅占極少一部分。

每平方公里投資：風電設備按2000元/千瓦約兩個億，儲能系統(tǒng)或火力發(fā)電系統(tǒng)按二十萬度（每千瓦配兩度電能儲備，因高空風能很穩(wěn)定，儲能需求小，火力發(fā)電獲取二氧化碳廢氣兼作氣肥）約一個億，；專用機械超大規(guī)模冰洞開鑿、立柱安裝按五千萬考慮（以風電供應機械動力）；保溫材料、采暖燈光電氣按每平方150元計約3億（不需要承受重力的骨架結構材料，因此費用很低），總共約十億元，得四千畝溫室折算為每畝十幾萬到二十萬元左右，與發(fā)展設施農業(yè)的高檔日光溫室建造費用基本相同；如果將風電儲能系統(tǒng)投資視為電站投資另行計算的話，這樣的溫室建造費用比溫帶、寒帶地區(qū)的溫室建造費用低一半以上，僅相當于中國的連棟薄膜大棚，更不用說可作為廉價的房屋使用、地下各層作為超大型優(yōu)質天然冷庫儲存各類物資的功能。而這一套生態(tài)系統(tǒng)控制其中動植物數(shù)量平衡的話，所有元素都可自行循環(huán)而不受外界干擾，即可實現(xiàn)生態(tài)循環(huán)，在冰下自成生態(tài)體系，尤其水資源指標不受限制，且揮發(fā)到空氣中的水分遇冷結成冰而設置回收機構迅速回用，耗水量幾乎為零，這是陸地農業(yè)所不具備的優(yōu)勢。

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

如果真的有興趣付諸實施的話，建議將用于外星移民實驗的資金改為在條件好很多的北極附近格陵蘭冰川先進行實驗性開發(fā)。

實際上，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、中國西藏羌塘高原（無人區(qū)）、美國阿拉斯加、北歐等廣闊的寒冷苔原地帶，也可一面建造高空風電站或發(fā)展風電提供能源，同時在氣溫初降到零度以下時，以特制的廉價移動（滑動）模具注入水（不論淡水咸水）冷凝結冰，并采用透明冰技術，建造價格極其低廉的“透明冰屋”結構，內部鋪設廉價保溫隔熱材料構成溫室，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”農業(yè)；鑒于寒冷地區(qū)風能充足，甚至在短暫夏季氣溫較高時還可在“透明冰屋”內設置隔熱制冷設備阻止冰的融化保證冰屋結構平穩(wěn)度夏而不必每年重新建造；這樣大批原來被認為不宜人類居住的寒冷地區(qū)如北歐的北極圈以內、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)]法產出農產品，只能處于漁獵狀態(tài)，采用這一技術也可改造為宜居地帶乃至糧食豐產區(qū)，再加上向沙漠等旱地要耕地，使陸地大農業(yè)承載人口極限由約一百億增長到五百億以上。

10、4南極冰山問題對策：

在重力作用下南極每年有約一萬四千億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發(fā)增添又一個令人頭疼的障礙；我們覺得不若環(huán)繞南極大陸距海岸線一定距離上，用上述挖掘冰川的機械將這一部分冰川分解，并通過高速管道運輸系統(tǒng)運往世界各地，這都是優(yōu)質的飲用水或生活用水；同時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，其勢能使其分解后進入調運系統(tǒng)的初速度高達上百米而不需另行耗費能量，到達目的地后還可將動能轉化為電能，相當于十個三峽電站。

10、5 太空移民暫無必要

冰下溫室發(fā)展設施農業(yè)其產量遠超溫帶地區(qū)，南極一千多萬平方公里可得溫室至少兩百億畝，足以滿足兩、三百億人口生存需求，即使真的發(fā)生行星撞擊、核戰(zhàn)爭、超級火山爆發(fā)等災難造成氣溫急劇下降，氣溫越低冰川越多，冰面上的風能也越多，（冰川風的成因見相關專著），身處冰原也不用擔心清潔淡水，調配其中植物、動物比例即可實現(xiàn)生態(tài)循環(huán)，在冰下自成生態(tài)體系，大氣中無論是放射性塵埃還是其他因素的變化對這一冰下生態(tài)系統(tǒng)幾乎沒有影響；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的“末日避難所”，不管大氣層中因何種災難充滿塵埃，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單多了，而且只要太陽還存在，大氣層縱使地球磁場突然消失也不會在數(shù)千萬年內消亡，人類有足夠的時間發(fā)展核聚變技術獲取能源，屆時人類掌握了可控核聚變技術，及大推力核子發(fā)動機之類技術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星球所含的氘用于核聚變的能量也相當于地球每年從太陽接受能量的三萬億倍，也就是說至少可使用三萬億年，因此即使五十億年后太陽熄滅也沒有太空移民的必要，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。實際上不用等到太陽熄滅，可能地球的下一個冰河期來臨時基于可控核聚變技術的人造太陽就會在地球的各個角落升起。

所以目前來說的相當長一段時間內，沒有移居外星球的必要性，人類有至少十億年時間用于發(fā)展可控核聚變技術，因此宇航技術雖然是重要技術，但太空移民技術并非新一輪工業(yè)革命的組成部分。

當然這只是在末日避難所問題上探討新的思路，及打破常規(guī)開發(fā)目前被認為沒有利用可能的新能源并就地消納的新設想、新思路；而且也只有在南極大量開鑿冰下洞窟群，才能發(fā)揮其天然冷庫利于儲存物資的優(yōu)勢，大規(guī)模儲存、封存海藻、碳物質或其他物資。同樣，對于現(xiàn)在被認為無法開發(fā)的海洋波浪能開發(fā)、海底飄浮城市等設想，也可受其啟發(fā)和借鑒。

第十一章   跨海調水系統(tǒng)及海洋牧場和水下城市

11、1  海中的高速管道運輸網(wǎng)絡設想：

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，同時水中溶解的磷也可回到陸地重新進入循環(huán)，但現(xiàn)有技術是無法解決的，必須使用高效流體減阻技術建造高速管道運輸系統(tǒng)，才可實現(xiàn)水資源的跨洋調運。單純?yōu)檎{水而建造巨大的系統(tǒng)投資回收期很長，需要具體分析其經(jīng)濟可行性，因此須結合海洋開發(fā)統(tǒng)籌考慮，綜合開發(fā)包括海洋波浪能、海底礦產（錳結核等）、海洋牧場、海洋運輸?shù)鹊仍趦鹊乃挟a業(yè)，不過高速管道運輸系統(tǒng)解決了各類物資的大規(guī)模運輸問題，使海洋中的水下懸浮城市的建立成為可能。

現(xiàn)有海運都是船運，雖說運量大、能耗較低，但因速度慢、航行受氣候影響大等多有詬病，海運一直處于衰落，但又無其他方法取代。與一般人預料的相反，若形成海洋運輸網(wǎng)絡，在海中建造本高速管道運輸系統(tǒng)并不比陸上系統(tǒng)更昂貴，因海中系統(tǒng)為無壓力系統(tǒng)，不像在陸地上為適應地形高低起伏而需要抵抗因高差產生的流體高壓，管材可用廉價的材料例如經(jīng)防腐蝕處理的竹材、木材等制作；近岸一般敷設在海底，而在深海則以張力腿技術懸浮于海平面下一、兩百米左右（此處風平浪靜避開惡劣海況）；且海中系統(tǒng)的管道比較平直，其運行速度更容易突破，例如達到一百米每秒，接近直升飛機的速度，理論上不斷增加減阻膜片數(shù)量甚至可達到高超音速而沒有最高速度限制，而其運力更遠遠超過現(xiàn)有船舶運輸系統(tǒng)。

若調水用管道或河道尺寸按高20米、寬200米計算，當速度達到10米/秒時，過流能力為40000方/秒，超出剛果河、長江的流量，或者說年輸送量達一萬三千億方；而若速度達到每秒50米，過流能力達到200000方/秒，超出世界第一大河亞馬遜河的流量。而其他缺水國家地區(qū)就沒有中國利用長江入海水量那樣得天獨厚的條件，例如缺水最嚴重的中東，雖說波斯灣水體有二十幾萬億方，但查看整個印度洋沒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；可以慰藉的是死海這一天然蓄水湖經(jīng)過改造可以蓄積四、五千億方淡水，足夠以色列、巴勒斯坦等中東地區(qū)國家之用水；而很多國家地區(qū)連大規(guī)模儲存淡水的大型湖泊也找不到，只能從建好的海洋調水網(wǎng)絡中隨用隨取。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、撒哈拉一帶國家可發(fā)展光伏產業(yè)獲取提水電能，處于西風帶國家地區(qū)可發(fā)展風電提水。具備農林知識的人都不難理解，有了大量淡水，以種植能源草為先導的修復改良技術，幾乎所有旱地甚至包括熱帶沙漠在內都極有被改造為良田的前景。

11、2  海中的位置固定結構：

當然有一個可能的疑問需要解釋清楚，因為像石油鉆井平臺一類構筑物的海中系泊系統(tǒng)造價很高，【系泊技術所仿照的阿基米德橋、張力腿技術，是指系泊平臺或其他物體比水輕得多，浮力遠大于重力，為阻止其上浮設一重物塊（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】，當海水較淺時可以使用鋼索系泊，隨著海水深度增加鋼索越來越重，出現(xiàn)的問題也越來越多，超過一、兩千米以上再使用鋼索就不合算了，現(xiàn)有技術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度遠超鋼材，但價格極其昂貴。

高速管道運輸系統(tǒng)的容重被嚴格設置為與海水相同，從而不需要抵抗自身重力或不均衡的浮力；也可設置桁架結構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；其容重調整到與海水相同，價格低廉又只需做簡單防腐處理，每隔一定距離與張力腿平臺連結從而固定高速管道系統(tǒng)位置。由于高速管道運輸系統(tǒng)的內管系自行產生流體動力作用自動轉彎，對軌道要求低，不像鉆井平臺那樣嚴格要求紋絲不動，因此外管可以是柔性的，張力腿平臺可以是簡單、柔性的單點系泊。主張采用強度高、比重輕、廉價易取得的竹木材料，尤其是竹子，順紋抗壓強度較高每平方厘米達800公斤，相當于八千米海底壓力強度，其順紋抗拉強度甚至超過了一級鋼材而比重在高壓下與海水相近，為避開竹材各向異性（其他各向強度較弱）特點，可結合竹集成材技術、竹膠合板技術等對精制竹銑片等的排列、組合、膠合方式精心選擇從而設計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)有的酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂就可滿足要求，現(xiàn)有竹膠合板已基本上各向同性，抗壓、抗拉強度已達到150兆帕，經(jīng)過特別改進后在四千米以內海深環(huán)境工作應該不會有什么大的問題。這樣系泊系統(tǒng)造價減為原來的十分之一到數(shù)十分之一，若按每公里一萬噸拉力，造價約三千萬元。連同高速管道每公里造價控制在一個億以內。

同樣這一系統(tǒng)兼具貨運功能，年運貨能力輕易突破達百億噸以上，克服了船運速度慢、受氣候影響大的缺陷，可逐步取代世界遠洋輪船貨運；生產、生活資料可以很方便地配送到遙遠海域，現(xiàn)有大尺寸壓力容器價格不斷降低，可用于設計建造水下懸浮建筑，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、四百米以內的大陸架海域）可采用張力腿定位，如下圖所示意：

上述張力腿體系對于需要大規(guī)模推廣的海洋設施來說造價仍然昂貴，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成本，但用于普通的大量建造的海洋牧場設施則不應采用這類昂貴的系泊結構，否則成本居高不下使海洋牧場發(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）水況復雜，洋流速度往往達到每秒兩米以上，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)可以很容易設置隨時轉為推進器狀態(tài)，在接到指令后可向指定方向運動；水面下布置自帶推進系統(tǒng)的海洋牧場網(wǎng)箱或懸浮房屋、城市，在風浪小的地區(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狀態(tài)，此處布置帶有可啟閉封板的巨型水箱結構用于定位，水箱尺寸巨大，例如200米×100米×5米，圍合水體達十萬噸，這樣一個巨大靜止質量通過拉索與海浪發(fā)電系統(tǒng)及網(wǎng)箱系統(tǒng)連接，足以提供定位所需拉力。

當然隨著時間推移巨大水箱結構也還是會逐漸有一個與海流方向相同的速度，雖然很小，但也會產生位移，當其達到一定限定值時，打開可啟閉封板，里面有一定速度的水流被放出，而打開封板后水箱結構就是上下兩層板而已，在水中質量、迎流面積很小因而阻力極小，此時包括發(fā)電系統(tǒng)按指令處于推進狀態(tài)及推進姿勢，將巨型水箱結構及海浪發(fā)電系統(tǒng)、網(wǎng)箱系統(tǒng)拉回原處，當放下可啟閉封板時又是靜止的巨大水箱結構，如此周而復始；這樣就很輕易解決了海洋中各類設施的定位問題。

包括海洋中的高速管道運輸系統(tǒng)兩側均可布置大量此類巨型水箱結構抵消大部分海流沖擊荷載，特別重要的管道系統(tǒng)也可自設動力定位裝置進行微調抵御所有不均衡荷載，保證嚴格的位移限定；尤其超高速管道運輸系統(tǒng)，例如前面所述速度達到三馬赫的高速氣浮管道列車，定位要求嚴格，也只有海洋中才沒有轉彎半徑的限定，轉彎半徑數(shù)千公里不管南大洋還是大西洋、印度洋、太平洋均可滿足這一要求，海洋沿岸特設“港口”貨物均可超高速到達，速度遠超空運而費用卻遠低于船運，海運業(yè)將重新定位。

當然，這是用于較重要結構的定位設施，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、西風漂流等強大潮流區(qū)這些措施都很昂貴，未來大規(guī)模開發(fā)后海量存在的海洋牧場大部分實際上并不需要固定于一處，大都可隨著洋流漂流，從而節(jié)省昂貴的定位設施造價，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人居住，因為海面不時有風暴等各種惡劣海況，只有造價昂貴的巨型船只才能在風暴中勉強生存下來，而且缺乏淡水、能源等生存物資，靠船舶運輸速度極慢，不能滿足維持一個城市所需，因此大家寧可設想移居外星球也無法想象大規(guī)模移往海中居住，正因為這一瓶頸，所以在科學家們描述下的海洋開發(fā)前景誘人，卻一直未有大的進展。

然而在海洋中的高速管道運輸網(wǎng)絡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)基本上避開了海面暴風雨等惡劣海況的影響，我們設想可潛入水下的房屋群在風暴來到前幾個小時下潛并臨時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構，充分利用材料的抗壓性能，實際上陸地上的大型城市下水管也是按這樣的壓力設計的，四米直徑每米造價大約兩千元到四千元，也就是說壓力容器或管道式的海中懸浮居住系統(tǒng)的造價甚至遠低于陸地房屋的造價，因為水中懸浮房屋不需要抗震，因此更廉價、更易于成批建造。

水下房屋群設計為容重略低于水，例如浮力與重力的比例為10:9，靠拉索與張力腿平臺相連固定于水下，在風暴較少的區(qū)域，平時房屋可升出海面，工作生活與水上人家沒有什么大的區(qū)別，只是在暴風來臨時再通過張力腿平臺拉索收緊張拉潛入水下五十米以下以躲避風浪襲擊，通過通風系統(tǒng)從海面收集空氣或使用生產的氧氣。至于交通，可使用高效流體減阻技術設計出來的高速太陽能飛艇、高速潛艇等，也可部分使用船舶。請注意作為交通骨干網(wǎng)絡的可以是時速數(shù)千公里的高速氣浮管道列車系統(tǒng)，其交通便利超過飛機航線。

請注意這一海洋生態(tài)系統(tǒng)在海平面以下數(shù)十乃至上百米深處，對表層海水來說是相對封閉的，也就是相對獨立的，不受大氣層中各類災害的影響，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：  海洋波浪能開發(fā)及遠距離能量輸送、設施養(yǎng)殖業(yè)：

按世界能源組織統(tǒng)計現(xiàn)有技術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)，因為現(xiàn)有波浪發(fā)電技術仍按陸地思路來設想，要抵抗海面暴風等惡劣海況，通過大量復雜機構收集密度較低而分散的能流，再通過復雜機構將其轉為電能，并調整電壓通過昂貴的海底電纜送往陸地，每一個環(huán)節(jié)都造成巨大成本增加，而且遠海機械維護等都很不方便，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距離輸送

西風帶波浪能潛力巨大，尤其南極附近的南冰洋，每平方公里二十萬千瓦以上，這些電能不能輸往陸地，還是與開發(fā)南極風電一樣的新思路：就地消納發(fā)展新的產業(yè)。

而且在南極冰山被分割運往陸地消費后，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)模設施養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展。而經(jīng)過南大洋的各類高速管道運輸系統(tǒng)也往往帶來熱帶、溫帶的熱量，例如海洋中的高速氣浮管道列車系統(tǒng)其管道外側部分可設為兩公里寬，十米厚，當平均速度為每秒40米時流量達80萬方每秒，是亞馬孫河流量的四倍，調運亞馬孫河的管道也不需這么大，其余部分可抽調熱帶高溫海水運往南大洋，并設類似于渦輪增壓設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，當然這些人造暖流必須嚴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。而在日本北部及庫頁島包括朝鮮、中國東北這一類地區(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：建立海洋牧場發(fā)展種養(yǎng)殖業(yè)的設想

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用巨大，因此發(fā)展阻力巨大，至今沒有多少艘外海養(yǎng)殖工船；實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，也就具備經(jīng)濟可行性；實踐中還會發(fā)現(xiàn)用于固定位置的設計會大幅增加費用，改為隨海流漂浮則迅速把費用降下來，當然漂流路線的設置和控制及其他相應設計需另行考慮。

11、5、1：固定位置的海洋牧場

海水養(yǎng)殖大家習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，其設施養(yǎng)殖網(wǎng)箱只設一層直接利用天然陽光的巨大海洋牧場，其上設置一層透明薄膜，既可利用海面陽光，又可阻止表層高溫不潔凈海水進入，夏季氣溫較高時可選擇從深海抽取營養(yǎng)豐富的深層冰冷海水混合冷卻表層海水溫度，使其達到最佳養(yǎng)殖溫度。網(wǎng)箱下部數(shù)十米設置巨型水箱結構用于固定位置，上部設置前述廉價的新型波浪能發(fā)電及消波設備，養(yǎng)殖網(wǎng)箱也都用廉價的竹木桁架連成整體增強抗風浪能力，平時布置在離海面五米到十米左右避開波浪影響，并可在大風大浪來臨時下沉到海面下五十到一百米躲避巨浪。也可在可利用陽光的表層養(yǎng)殖海藻，下部則養(yǎng)殖鮑魚、海參等海鮮魚類，或利用其他能源為補充（例如波浪能豐富地區(qū)輸送過來的電力），多層養(yǎng)殖網(wǎng)箱分別飼養(yǎng)海藻類、海魚類經(jīng)濟動植物。

其經(jīng)濟測算（單層網(wǎng)箱）就是每畝約六～十萬元（含電氣設施及其上的海浪發(fā)電及消波系統(tǒng)、深海水抽取系統(tǒng)、定位用的張力腿結構或巨型水箱結構等），海藻養(yǎng)殖層之下更可結合鮑魚、海參等海鮮養(yǎng)殖；簡單測算后可發(fā)現(xiàn)回收期很短，以每畝年產干海帶三噸計算，八到十年內收回投資。

當然，每一個海洋農牧場附近都必須有高速管道輸送系統(tǒng)及沿此系統(tǒng)布設的水下懸浮城市，如同陸地開發(fā)必須修建公路一樣，這些基礎設施連同海產品的收集運輸設備都另行計入公共開發(fā)費用。

但這類淺海區(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)大量面積開發(fā)不適用此方法。

11、5、2：隨水漂流的海洋牧場

海洋牧場設施關鍵在于造價能否大幅度降低，而且大規(guī)模開發(fā)比較合適，固定位置的海洋牧場每畝六到十萬元設備投資仍然很高，投資回收期太長；主要在于定位用張力腿及水箱結構增加較多造價，實際上我們可取消定位水箱，由于前文所述的新型廉價波浪能發(fā)電設備也可兼作推進動力，就使整套設備成為自帶低速動力可以上下潛浮類似低速潛艇的結構并隨水漂流，從而大幅度降低網(wǎng)箱設施造價至每畝兩萬元左右，三、四年就可收回投資，而海洋牧場隨著預先設定的路線漂流幾個月就可操控進入指定地點進行收獲作業(yè)。

這樣的開發(fā)一般都是超大規(guī)模的開發(fā)，例如整個日本海、南海、珊瑚海區(qū)域制定整體開發(fā)計劃，預先結合洋流等水文情況設定長達數(shù)千公里的漂浮路線并在相應部位布置配套的水下基地或城市及高速管道運輸系統(tǒng)，（現(xiàn)有海運路線也稍作調整避免互相干擾）；而伴隨在漂流海洋牧場中用于監(jiān)管、維護的各類生活工作設施也隨水漂流，對內交通可依賴生活工作設施間的高速管道運輸系統(tǒng)解決，對外交通則可依賴新型高速飛艇、高速艦船包括高速潛艇等解決。

整套網(wǎng)箱系統(tǒng)構成非常簡單明了，不論是結構簡單的養(yǎng)殖網(wǎng)箱還是不露出水面的發(fā)電設備、驅動設備，或向水中增氧（或二氧化碳）鼓氣的裝置，并無技術瓶頸，價格也較低廉；由于在深海遠海，結構自帶動力裝置及抽取深層海水設備，及向水中增氧鼓氣都需要動力，因此能量補充尤為重要，隨海域位置不同而設置相應的發(fā)電設備，能流密度較低的海洋能源輸送往陸地不具備經(jīng)濟可行性，供漂流設施就地利用和消納是最佳利用方式。

在溫帶、西風帶等處以波浪能發(fā)電為主，采用的波浪能設備就是能把微小能量收集并集中起來的集、蓄能發(fā)電系統(tǒng)：以大量較小的水輪轉子或感受壓力變化的囊袋作為能量捕獲器，通過活塞泵、柱塞泵或其他液壓泵等簡單而不易出故障的轉化裝置將波浪能轉化為集中的液壓能，把低勢位蓄水箱的水通過管網(wǎng)加壓并儲存在高勢位蓄水箱，集中地接入發(fā)電機產生穩(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構的桿件，并與網(wǎng)箱結構綜合設計，形成穩(wěn)定、廉價的系統(tǒng)，省卻了大部分變速齒輪箱、蓄電池、逆變器等。其動力輸出可直接連接深層海水泵或動力裝置，也可通過電能轉換，多余電力也用于增加網(wǎng)箱照明。

在南北緯20度以內的巨大熱帶海區(qū)顯然溫差發(fā)電是最合適的：受太陽能加熱的表層海水（25℃～28℃）作高溫熱源，而以200米～500米深處的海水（4℃～7℃）作低溫熱源，用氨為工質的熱機組成的熱力循環(huán)系統(tǒng)進行發(fā)電或直接提供動力源，而低溫熱源抽取的海水同時送往養(yǎng)殖網(wǎng)箱，既提供深層海水營養(yǎng)，又降低網(wǎng)箱水溫。當然也可同時布設少量波浪能發(fā)電設備輔助供電。

其中的關鍵是海面下兩百米以下營養(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，在熱帶海面還結合了溫差發(fā)電所需深層海水抽??；采用阻力很小的高速管道輸送系統(tǒng)就可使抽取量成倍增加，并采用渦輪增壓類設計回收高速水流能量，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度以內海區(qū)也能養(yǎng)殖冷水性海帶及魚類。而且由于大量營養(yǎng)豐富的深層海水上浮，使得浮游生物量大幅度增加，相應地使以此為食物的魚類等海洋生物大量增加，這與世界各大漁場形成是一樣的道理，同時它也是巨大的漂浮魚礁，并提供部分藻類底棲物，將徹底改善漂流流經(jīng)區(qū)域海洋生態(tài)，使魚類資源極大豐富。

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)箱每畝三噸干物質其海藻生產潛力高達近萬億噸，或按料肉比1：30也相當于三百億噸鮑魚肉類，這還沒包括浮游生物增加導致的漁業(yè)資源的增量，遠超當今糧食產量（25億噸）及肉食產量（2億噸）的數(shù)十、上百倍，也足以滿足未來數(shù)百年內人類糧食生產需要。實際上只要1%的海面設置漂流海洋牧場，就足以滿足當前人類糧食及肉類食品需求。

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

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

若有這些能源可供利用而在淺海區(qū)固定海洋牧場采用多層網(wǎng)箱養(yǎng)殖，則下部網(wǎng)箱采用植物生長燈提供光源照明，按海藻最佳生長光照1000流明亮度設計每平方分配LED燈光功率15瓦；布設管道抽取營養(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溫度；1000米以下的海水營養(yǎng)鹽豐富，可免去施肥作業(yè)；還可使用通過高速管道運來的純二氧化碳（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我們現(xiàn)在正在熱議的碳收集技術收集而來，不同的是現(xiàn)在的專家主張將其埋入海底或地下實現(xiàn)碳封存，而我們主張作為氣肥用于海洋養(yǎng)殖轉化為糧食、燃料等碳水化合物儲存，當海帶、海藻養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展起來后，二氧化碳需求將極為旺盛，隨著二氧化碳市場收購價格不斷上漲，可以預見碳收集產業(yè)自然會迅速發(fā)展。

假定每平方公里獲取十萬千瓦電力計，可提供666.7萬平方米（即一萬畝）養(yǎng)殖面積的光源用電，或者可保證相當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，這與陸地農作物有點區(qū)別。當然，為巡視、自動化操作方便，沒必要整個海域滿鋪六、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各鋪一百米左右，共鋪設三十多層，每隔一米一層，或者說是寬兩百米、高三十多米共三十五層網(wǎng)格的立體養(yǎng)殖網(wǎng)箱，并進行自動化設計。

關鍵在于西風帶等地能輸出多少電能，遠景預測有一萬億千瓦，即可供一千萬平方公里用電，則海藻年生產能力遠景可達到三千億噸，或海鮮類肉食生產能力每年一百億噸。

由于投資非常巨大，因此應綜合開發(fā)，單純發(fā)展海洋牧場或海底管道貨運、調水等投資回收期很長,但一旦收回投資，其后每年都會帶來巨額收益。這與一百多年前各國政府面對當時的新鮮事物且同樣投資巨大的鐵路、公路等是一樣的問題，而第一次、第二次工業(yè)革命最主要的固定資產投資就是火車、汽車、輪船、飛機發(fā)展所需鐵路、公路、港口、橋梁等的建設帶來了延續(xù)至今的經(jīng)濟繁榮。

或者會有人認為巨浪區(qū)應該就地利用波浪能，進行多層網(wǎng)箱設施養(yǎng)殖等，到底哪種開發(fā)方案更實際，有待于實踐中探討和驗證。

11、4、4：碳物質封存與空氣中二氧化碳含量減少

解決南極運輸不能只靠可在暴風中起降的高速飛艇或破冰船舶，可設高速懸浮管道運輸系統(tǒng)從阿根廷南端入海，在徹底解決南極冰山問題前為避開該區(qū)域夏季經(jīng)常出現(xiàn)的大型漂流冰山可設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登陸，極地東風作用下漂流冰山都被擋在南極半島東側；利用高速管道運輸系統(tǒng)的巨大運能運輸進出南極內陸的物資。當運往南極的海藻之類碳水化合物或二氧化碳封存量達到六千億噸時，大氣中的二氧化碳就會恢復到工業(yè)革命前的水平；如果海帶、海藻產業(yè)迅速發(fā)展，作為能源、糧食儲存的產量遠大于現(xiàn)有現(xiàn)有能源消耗量的話，甚至可以照常使用化石燃料而不用擔心空氣中二氧化碳含量的增加；不過我們主張立即封存化石燃料，這些化石能源應用在將來出現(xiàn)不可預測的災難時全人類救急度過難關時所需。

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