1、1周厚屹2第一章 简述在我们这个时代，许多人都对人类面临的危机有一个比较直观的了解，很多人都会担心我们的核武器会毁灭人类。这不是危言耸听。自二战美国使用了核武器，就等于打开了潘多拉魔盒，将痛苦和灾难带到人间。截止到 2010 年，全世界生产的核弹头超过 12 完枚，现存的核弹头数量超过 2.5 万枚。以 100 万吨当量杀伤直径 10 千米范围内的生命体来计算，50 万人口以上城市平均使用 10 枚核弹头，我们人类能轻松毁灭掉 2500 个大型城市。加上核辐射导致的变异人类和变异生物的 2 次杀伤，我们人类基本可以将自己完全消灭掉。尽管几个核大国对核弹控制都做得非常严密，而且二战后的数十年中国
2、际环境都处于一个相对稳定的状态严重的经济危机要求转移国内矛盾，末日教派掌握国家机器或核武器，出现能被野心家利用的国际环境和希特勒一般的野心家，时间的延续使人类忘却往日的战争带来的伤痛，太空时代为了争夺小行星带的资源和决定太阳系的霸主地位，机器人和电脑可能产生人工智能且对人类产生敌意，外星智慧生命可能存在并拥有高于我们的文明且发现地球等等都可能导致大规模的战争并爆发核战导致人类的灭亡危机。我们发现各国小说电影中描述的人类灭亡危机都是有可能发生的。在这个核武时代，我们前所未有地畏惧战争，前所未有地担心人类会将自己毁灭，前所未有地渴望和平能一直持续下去。因为我们都对核战争充满畏惧，那意味着灭顶之灾。
3、除了前述的可能性，地球气候变暖，地磁消弱，臭氧层被破坏，能源危机，环境污染，太阳风暴导致地球磁暴，一些可能冲撞地球的小行星等，都是压在我们人类心中的一块块大石。对于这一个个可能存在的危机，我们人类的出路在哪里？我们如何才能在任何危机中保证人类长久地，安全地一直繁衍下去，而不是提心吊胆地等待每一个明天？太空！这是人类解决目前窘境的唯一出路！所有有远见的科学家，科普科幻作家，都会给出这样一个答案。只要我们人类发展出了能在茫茫星际之间迁徙生存的技术和工具，（比如说长久高效的能源和推进器，灯光模拟阳光的室内液体种植技术，在无重力状态下健康的生殖生活，能够随时采集小型天体上的物质来补充推进剂和养分的技术
4、，能携带并重建整个文明的设备和数据等等这都是我们基本实现或很快就能实现的技术，和我们人类的基础物理理论毫无冲突）我们就能保证长久地繁衍延续下去，我们就能保证种族的存留。哪怕地球上发生了核战争，哪怕整个地球生态系统被毁灭，我们也能在星系间迁徙，直到找到新的家园，或是等待地球修复生态系统。遗憾的是我们最关键的能源和推进器都处在一个尴尬的阶段，现在主流的推进火箭都是化学燃料火箭，可控核聚变的研究工程 ITER 又迟迟没有大的进展，虽说估计是在 2050年实现核聚变商业化，可结果没有人知道;另外，石油和煤都还有支撑 50 年以上的储量，矿产资源的开采成本还不高，缺乏降低空间运输成本的有效手段，人类文明
5、资源能源的调动水平还不够高等等，导致现阶段很难实现全面商业化地开发太阳系。摆脱自我灭亡的危机，离我们还有些距离。现在看来，要获得高效高数高比重的能源和推进系统似乎遥不可及，而从太空中获取能源和小行星采矿还只存在设想中。我一直致力于用组合联想创造发明法来获得在现阶段的理论、技术、能源资源调动水平之下的解决上述难题的手段。于是我利用大学的数据库，图书馆和万方维普国家专利等电子信息平台了解各领域的技术水平，希望能寻找到可行的具有前述特征的解决方案，一个整合现有技术来构建的开发太阳系的完美系统。在 2012 年春回家的火车上，我灵感如泉涌般酣畅淋漓，终于完成了整个系统的基本构建。我将在后续的章节中描述
6、，有不对的地方，请读者多多指教。3第一章 开发太阳系的系统设计2.1 要素我构建的开发太阳系的系统有以下基本要素：1、 太空电站：用光电效应，温差电效应或热效应来构建的太空太阳能采集阵列组成的太空电站；2、 能量通道：用微波和低热效应激光定向发射能量构建的能量通道，或者称为电集束 技术，原理为无线能量传输技术；3、 等离子体推进飞船：从能量通道中获取推进所需能量的等离子体推进飞船；4、 太空城市：在拉格朗日点、各行星同步轨道、小行星、各行星卫星等之上建造的太 空城市群；5、 太空电梯：用碳纤维缆索来构建的最节省能量成本的月球太空电梯和极大降低运输成本的地球太空电梯；6、 自洽工程机器人系统：能
7、够自我维修，不断自我生产个体的在无人干涉的状态下独立完成工程任务的工程机器人系统和类虫族基因生物。 2.2 各要素的原理、规模和分工：1、太空电站建造在地球同步轨道月球上和靠近太阳的光照能量密度高的轨道上或拉格朗日点上。规模必须不断扩大，甚至与自洽工程机器人系统结合在一起，使太空电站不断地扩大规模，输出更大的电功率，直到覆盖一切可覆盖的区域。太空电站是这整个系统的能量核心，目标首先是满足空间运输耗能，其次是供应人类耗能总值的 80%。太空电站不但提供太阳系运输系统的大部分能量需求，还负责提供各太空城市和地球电网的大部分的能量需求。2、能量通道能量主要来源于太空电站，通过从能量源定向发射最优频率
8、的微波或激光，就在电磁波定向传播的直线上构建起能量通道。这是我在最后把所有要素连接起来构建成系统的关键。我们在目标能量接收点和宇宙飞船上安装对应的能量接受设备，就能在能量通道的点上获得源源不断地能量。我们可以用这一技术传输能量，可以构建出入地球的固定航道，可以实现 NASA 在 2002 年发布的“太空高速公路网” ，实现高比重、高效、高速、低成本的太空运输。令人兴奋的是，这一技术在现有理论、技术、资源能源调动水平下就能实现的。3.、等离子体推进飞船推进剂和能量是基本分开的，2009 年美国 ASTRAR 公司的实验室等离子体推进器通过全功率验证，该公司的设计思路是用核反应堆作为能源，将推进剂
9、用高温和电磁场转化为等离子体，然后用电磁加速器加速粒子流，达到很高的速度之后喷出，根据奥尔科夫斯基公式 =c * ln（M+P）/M, 航天器使用的推进剂大大的减少，比重大大提高，航天器速度得到一个质的飞跃，而成本也大大降低了。 我认为这项技术在可控核聚变反应堆实现的时候才会的到广泛的应用。在现有一切条件下使用地面电网搭建能量通道来供能，用无线能量接受模块来作为等离子体推进飞船的能量来源就能够实现高速高效低成本的太空运输。因为根据奥尔科夫斯基公式，还有等离子体推进飞船喷流与加速器长度呈正相关的关系，在磁场和电场强度是常数的条件下，所以我们的飞船造的越长，飞船最高速度也就越大。因此，用小型航天器
10、进行地面到近地轨道的运输，并制造不进入大气层的超长飞船进行行星间的运输工具是一个理想的方案。4 太空城市最好是直接用遥控或自洽工程机器人系统挖空目标小行星，并用小行星的4资源来建造，这样的成本最低。其次是用推进器将克鲁特尼等小行星变轨，使他们轨道转到预定轨道比如地球同步轨道上，然后挖掘建设成太空城市。轨道上小行星带的太空城市和月球、火卫表面的太空城市不但是交通枢纽，还承担起实验室、殖民地、造船厂，工厂等作用。它们将是我们进军宇宙的前哨战，使我们人类文明重要的物质技术积累。5、太空电梯是利用地球同步轨道或地月系统的第一拉格朗日点作为重心落点，用数万米长的连续的碳纤维缆索来构建，用太空城市来作为中
11、继站或平衡锤的太空运输设施。美国日本都有相应计划。相比于他们的喜爱的地球太空电梯，我认为月球太空电梯对材料要求更低、寿命更长、可靠性和可行性也更高。太空电梯运输是消耗是最为节能的太空运输方式，运输器在加减速过程中会和太空电梯交换动能和势能。把运输器和太空电梯看做一个系统，我们发现运输器从地面到太空电梯远地端这个过程中，系统能量的变化等于运输器摩擦生热、电机热效应损耗的能量加上系统势能和动能的变化，太空电梯位置会因此稍微离地球近一些，但可以用太空电梯中继站的等离子体火箭来调整到原来位置。基于上诉原理，太空电梯不像宇宙船一样加速减速都要消耗浪费大量的能量和推进剂。假设摩擦生热，电机辐射低到可以忽略
12、，太空电梯运输过程只需要消耗等同于运输器和载荷势能的变化值加上中继站消耗掉的推进剂的动能。所以，太空电梯是最节能的太空运输工具。6、我设想的自洽的无需人工干涉就能独立完成工程任务的工程机器人系统灵感来源于电脑游戏，比如魔兽争霸，星际争霸、红色警戒等。能适应火星环境甚至真空环境的用于采集矿物和水、改造行星大气和土壤的生物种群则来源于星际争霸的虫族。现在游戏 AI 的飞速发展让我们看到了人工智能的强大，我们很经常打不过强大的电脑 AI；加上工业机器人技术的发展水平很高，在现代工业生产中已经获得了广泛应用，我们只要将上诉两者结合起来，将游戏中自洽的 AI 系统还原到现实生活之中，就能获得自洽的工程机
13、器人系统。基因工程、克隆技术等生物技术的发展，是我们人类获得了神一般的能力，我们能够定制身高外貌性格智商于目标要求相同的人，同时创造出了许多原本没有的物种。只要遭到能适应恶劣环境的生物的基因片段，或者获得能适应目标环境的基因排列，我们创造出类似虫族的用来改造行星环境，采集元素矿物和水的物种是有可能的。这两类系统主要是针对人类不具备裸露于真空中或其他行星大气而设计的，人类在太空中存活要消耗大量的资源，成本非常高。用自洽的几乎无需人类介入就能完成自我主机繁殖、修复采矿、提炼、制造设备、运输设备、组装设备的工程机器人系统将会使商业成本大大降低，是工程建设速度呈现几何增长。类虫族物种也有异曲同工之妙。
14、类虫族物种也有异曲同工之妙。这是我们人类必然要走的路。2.3 开发太阳系（系统的建设）过程：1、用 ASTRAR 公司的思路建造一艘核动力等离子体推进的并具有从采集矿物提炼生产到建造工程的能力工厂船；或者用地球电网搭建能量通道，并建造相应的工厂船。2、用地球电网搭建的能量通道将工厂船送到月球表面。3、利用工厂船在月陆上建造可居人的月球城，并采集月球矿物制造大量光电效应太阳能采集板差电效应太阳能采集模块，逐步铺满月陆，使我们有足够的能量搭建通往地球、地球伴星和小行星带的能量通道。考虑到地球自转，月球发射的微波束或激光束只能发射到地球南极或北极，能量经过的大气厚度大大增加，损耗也会比较大。所以月球
15、太阳能电站适于供应月球城耗能和空间航行。4 在月球城里建造轨道太阳能电池板，用能量通道航天器运输到地球同步轨道组装用于向地球供能的太空电站。5将搭建能量通道的低热效应激光束换成高热效应的红外激光，可用来作为战争武器，也可以清扫能量通道上的太空垃圾，尘埃，以及其他小型天体。5、利用工厂船探索资源丰富，符合要求的小行星。在小行星上先把太空城市所需的动力系统，比如能量接受模块，圆形加速器，直线加速器等建设完成，再利用月球电站的能量使太空城市变轨到地球同步卫星轨道上。然后逐步完善航空港设施，居人设施，各种工厂生产线还有科研实验室。地球一号伴星 5 千米长的克鲁特尼可能符合要求，甚至是完美。6.、在太空
16、城市的工厂建造完成后，我们可以考虑建造美妙的太空电梯，材料强度有限，我们可以先造短一些，比如两端各有 2 万千米甚至更短。材料强度发展到更高的时候，在考虑扩建。在太空城市工厂里制造太阳能电池板，以最低的成本不断扩大地球同步轨道的太阳能电站，给地球提供充足、清洁、无污染的电能。7、考虑地球的复杂的大气气象发生在距离地面 16 千米以下，我们可以考虑在 1620千米的高度给太空电梯建造一个氢气或氦气囊提供浮力的漂浮平台，漂浮平台下端的缆索每 1 千米附加一个气囊漂浮模块，在气象条件不好时将缆索往上收缩到漂浮平台或收缩到地面。8、建议建造能够与地球太空电梯周期性地连接起来的月球太空电梯，使地月间的运
17、输成本大大降低。9、不断扩建月海上的太阳能电站，同时将符合要求的小行星变轨到距离太阳较近的轨道，用自洽的工程机器人系统采集小行星建造可靠地温差电效应太阳能采集站或热效应太阳能采集站，使我们人类的可支配能量无上限增加。10.、搭建起前往火月（火星卫星）的能量通道，搭建前往小行星带的能量通道。11.、探索开发小行星带的小行星。小行星带是太阳系中元素最丰富，矿产富集程度最高，除地球之外最易开采的区域。相当于把一颗类地行星打碎并散布在太阳光照密度极好的黄金地带。小行星带是人类的梦想之地。是上帝赐予人类的第四好的礼物（智慧、地球、太阳和小行星带） 。12、选择符合要求的小行星，挖空后改建为造船厂，利用小
18、行星带丰富的资源，以极低的成本大批量建造航天器。将小行星直接作为飞船的和战争堡垒的胚胎是不错的思路。13.、完善太阳系从地球到小行星带的黄金地带的城市群。包括地球同步轨道、月球、火月、火星、谷神星等等。并完善太空交通网。同时进行大量向太空城市的移民。14、构建通往水星的能量通道。水星铁镍总量超过 60%，根据太阳系行星越往内，各种重金属含量越高这一趋势，我们可以想象水星的丰饶，加上水星有一个温度适宜的环带，我们可以尝试开发水星，必然有惊喜。15、构建前往木星特洛伊小行星、木星环、土星环的能量通道。木星土星的系统都像是一个小小的太阳系，卫星含量非常丰富，矿场丰饶也是必然的，但光照密度低，而且环境
19、复杂，开发他们需要更高的技术。此外，丰富的氢（氕氘氚） 、氨、甲烷等会是非常好的能源和工业原料。16、可能不到这时候，资源争夺战争就已经爆发了，我们会看到太阳系中激光武器、粒子武器、电磁推进武器（高斯武器）和电磁炮弹型核导弹电磁炮弹和各种战舰城市摩擦出来的美丽焰火。可以考虑制造大规模反射镜、棱镜阵列，将太阳光集中，用于清扫能量通道，作为战争武器等等。战争将摧毁大量的太阳能电站、太空城市等、同时会使人口总量降低，不过不会毁灭。同时战争会带来技术的飞速发展，使人类获得建设的激情，洗涤掉人类颓废的思潮，解决掉资本主义经济带来的经济危机，使人类文明进入又一个高速发展阶段。看来战争也是有6好处的。17.
20、、有了充足的能量和广阔的环境，太阳系开发过程中必然会有新发现，我们能够做更高能量的物理实验，不断探索宇宙基本法则，当某位科学家做出超越爱因斯坦相对论的里程碑式的理论时，我们第四次工业革命的契机就有了。18搭建通往柯依伯带甚至比邻星、天狼星这些距太阳不到十光年恒星系的能量通道，进行恒星系间的探索，需找地球以外能孕育生命的行星。第三章 要素的详细描述3.1 太空电站1、太空电站的渊源2、美国、中国和日本的太空电站计划3、太空电站的原理太空电站是在太空中使用光电效应太阳能电池板、热效应或温差电效应模块来采集太阳能转化为电能，然后用无线能量传输的方法将电能转化为电磁波传输到目标接收站，目标接收站将电磁
21、波还原为电能输入电网的电站。 。光电效应太阳能电池板就是现在使用非常广泛的太阳能电池板，主要是以晶体硅、锗等半导体材料来制造。实验室中最高达到 25%左右的太阳能采集效率，市售半导体太阳能电池板效率在 10%25%之间。在地球同步轨道上使用半导体太阳能电池板来建造太空电站是可行的，如同许多卫星使用半导体太阳能电池板来供电一样。但是由于太空中越靠近太阳宇宙射线粒子流密度就越大，高速的粒子流会破坏半导体节的结构导致半导体太阳能电池板寿命大大减少。我们要想在靠近太阳的轨道（比如水星轨道）上使用半导体太阳能电池板来组建太空电站，在高密度粒子流的辐射下，太空电站寿命将会非常短。在靠近太阳的太阳能能量密度
22、极高的轨道上采集太阳能，可以采用热效应和温差电效应。 4、太空电站的可行性分析和成本分析5、空电站的优点与缺点6、如何低成本的建造太空电站7、造一个能不在人干涉状态下不断扩大的太阳能电站8、小结3.2 能量通道1 尼古拉.特斯拉的星球能量传输理论2、能量传输技术的原理3、无线能量传输技术的发展4、现阶段定向传输微波和激光的功率5、能量通道的概念76、能量通道的原理7.、能量通道的应用8、能量通道的优点和缺点9、用能量通道搭建太阳系的交通网10、搭建通往近日恒星系的能量通道11 小结3.3 太空电梯1、太空电梯的渊源2、日本的太空电梯计划3、美国的太空电梯计划4、太空电梯的原理和几种方案5、利用
23、小行星搭建太空电梯6、搭建与地球太空电梯周期性连接的月球太空电梯7、太空电梯的优势和劣势8、太空电梯的运输器的能量来源9、小结3.4 航天器1.、航天器的渊源2、第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度航天器的发展历史3、航天器的发展历史航天器的原理4、航天器的原理航天器的种类5、航天器的种类6、化学燃料火箭7、电火箭8、现阶段最佳推进器能量通道和核反应堆对比11、等离子体火箭的优势和劣势12、航天器的形状和大小对应于加速器的选择13、航天器的分工14、航天器的制造15、星际航天器的模块构成16、小结3.5 太空城市 太空基地 航空港 造船厂1、太空城市的渊源2、国际空间站3、太空城市的构成4
24、、有趣的圆形加速器5、太空城市的建造6、第一个太空城市7、第二个太空城市8、第三个太空城市89 、太空城市群10、太空军事基地11、航空港12、造船厂13、小结3.6 机器人在开发太阳系过程的重要地位1 机器人的渊源2、各国机器人的发展3、机器人的概念4、机器人的原理和构成5、机器人的能量来源6、用无线能量传输技术给机器人供电7、.自洽的半智能工程承机器人系统8、机器人在太空工作中的优点与缺点9、机器人在开发太阳系过程中的作用10、小结第四章 太阳系中的能源分布4.1 人类能源使用的历史4.2 地球能源危机4.3 地球新能源4.4 洁净无污染且总量最大的能源太阳辐射能及分布4.5 太阳系能源分
25、布4.6 开发能源的步骤4.7 小结第五章 太阳系中的可开发矿产资源5.1 丰饶的地球5.2 丰饶的小行星带5.3 月球和火月的矿产资源5.4 丰饶却不易开发的水星5.5 小星系木星系统和土星系统不易开发5.6 小结9第六章 战争6.1 人类的历史是一部战争史6.2 引发战争的因素6.3 太空战争的武器和武器平台6.4 太空战争的形式6.5 战列舰和太空母舰的优劣分析6.6 如何取得战略的优势6.7 如何取得战术的优势6.8 战争阵营分析6.9 战争的害处和益处6.10 战争的结果分析6.11 小结第七章 对靠近太阳系的恒星系的探索7.1 靠近太阳系的恒星系介绍7.2 近日恒星系是否可能存在生命7.3 美国航天局对近日恒星系的探索计划7.4 前往近日恒星系所需的条件7.5 恒星系探索船要具备什么条件7.6 探索近日恒星系的思路探讨结语
