第272章 地球化改造（二）
金星的情況則相反：金星大氣中氮的占比僅為3%至4%，遠低於地球的近80%，但金星大氣質量是地球的近100倍，且金星體積比地球略小，因此其大氣中的氮總量，是地球宜居大氣所需氮的數倍。後續只需為土壤和植物補充少量氮即可。
因此，金星是氮的重要來源之一，另一個來源是土星的衛星土衛六。土衛六的大氣幾乎由純氮組成，其餘主要是甲烷——這對火星這類星球的地球化改造十分有利，因為甲烷是溫室氣體，且富含氫。
我們該如何將物質從一個星球運送到另一個星球？比如把氫從木星運到火星或金星（金星本身氫儲量極少）？想像一艘巨型飛船運送數十億噸物質，這顯然不太現實。
標準大氣壓下，一百萬噸空氣約占一立方千米空間。即便飛船體積如此巨大，要完成一顆行星大氣的運送，也需要數十億次往返。地球上最大的超級油輪僅能運載數億噸石油，即便這類巨型船隻每年往返一次，持續一千年，也需要一千萬艘同時運作。
即便我們引導彗星撞擊目標行星，也需要數億甚至數十億顆彗星才能滿足需求。
如果你看過的巨型建築系列，可能已經想到一些解決方案。該系列專門探討如何低成本將巨量物質運離行星，而低成本是關鍵。舉個例子，即便每噸運輸成本僅1美元，總費用也會超過一千萬億美元，遠超地球十年的GDP總量。
不要對地球化改造抱有不切實際的幻想，人們常常談論技術可行性，卻對實驗室技術到行星級應用的轉化過程一筆帶過，准地球化改造是個例外，這也是它備受關注的原因。
不藉助高度發達的自動化技術和能源，我們無法對任何行星進行地球化改造。有時我會提到，用行星大小的軌道鏡為行星加熱，人們會以成本過高為由反對，卻轉頭提議運送相當於一顆行星質量的大氣和水。
這些行星級軌道鏡僅是幾毫米厚的薄片，總質量甚至不到一萬億噸，而地球大氣的質量約為五千萬億噸。
但這並非意味著不可能實現，太陽系中存在足夠的資源：木星的氫儲量遠超地球的岩石總量，土衛六和金星都有豐富的氮，內太陽系除水星外，氧元素隨處可見。
在土衛六這類星球，我們可能會採用質量投射器方案：將金屬艙體（厚度約易拉罐，大小類似半掛卡車）裝滿高壓氣體，從表面連續發射。土衛六的重力遠低於地球，我們可以建造數英里長、高聳出大氣的發射裝置。
製造這些結構和艙體的金屬也不難獲取：土衛六擁有岩石金屬內核，在低重力星球上深度挖掘十分容易，只需融化冰層即可抵達岩石層，土星的其他岩質衛星也可作為金屬來源。
質量投射器非常適合土衛六，太空電梯也是如此。但土衛六的太陽能資源匱乏，單位面積光照僅為地球的1%，且鈾等核燃料資源可能並不豐富。因此，只有掌握核聚變技術，土衛六才能成為氮的有效來源。若沒有核聚變，即便通過鏡面聚焦太陽能驅動質量投射器，難度也極大。
要在數百年內完成改造，我們每年需要向目標行星運送數萬億噸物質。假設每個艙體搭載10噸氮氣，要為火星輸送足量氮，需要每秒發射一個艙體，持續3000萬年。這意味著我們需要大量質量投射器和海量能源，才能在合理周期內完成任務。
土衛六全部太陽能鋪滿太陽能板，總功率約為10億兆瓦，而地球約為2000億兆瓦。即便將光能高效轉化為動能，每噸物質送入太空也需要數千兆瓦能量，而如此高的效率並不現實。
若能實現高效轉化，我們可在數百年內為火星輸送足量氮；效率越低，周期越長，同時需要更多太陽能板和鏡面，維護成本與時間也會增加。
毫無疑問，核聚變技術會極大簡化地球化改造，也會讓土衛六自身的地球化改造更具可行性——畢竟我們可能需要在土衛六駐紮數百年，持續抽取氣體。
金星和木星的物質運送方式略有不同。我們可以在金星上層大氣建造漂浮式質量投射器，將氮和二氧化碳射離金星；也可以從木星提取氫。木星的優勢在於擁有強大的磁場，如果你看過天鉤，就會知道天鉤的理想運作方式，是利用電磁動力系纜技術，藉助行星磁場補充動量。
天鉤可以旋轉下降，在漂浮精煉站卸下空艙、裝載滿艙，將物質射向目的地，之後因摩擦和動量轉移略微降低高度，再藉助磁場補充動量回升。理論上，我們可以從木星的衛星開採金屬製造艙體，將其射向金星，金星捕獲艙體並獲取動量，將氫注入大氣，再將艙體裝滿氮射向火星。
金星存在一定磁場，且太陽能資源豐富，旋轉天鉤（也被稱為旋轉運載器）同樣適用，天鉤補充動量也有其他方式。不過，使用漂浮式質量投射器可能更簡便。
這些漂浮式建築的原理和飛艇類似，需要注意的是，它們可以建造得非常巨大，且頂部高度可高於底部。我們可以將精煉站設置在空氣更稠密的低處，發射點和驅動用的太陽能板則設置在空氣阻力更小、光照更充足的高處。
稍後我們會更詳細地講解金星，現在先簡單提一下蟲洞。蟲洞顯然是快速運送物質的另一種方式，就像人工引力是將行星重力調節至地球標準的絕佳方法，核聚變是廉價充足能源的理想來源一樣。
【寫到這裡我希望讀者記一下我們域名 看書就來 TW 看書網，🆂🅷🆄.🆃🆆超方便 】
這三種技術中，只有核聚變在不久的將來有實現的可能，我個人對蟲洞和人工引力的實現並不抱太大希望。
但我們探討所有可行方案，因此不能略過這些技術。核聚變極有可能助力地球化改造，且作用巨大，但我們也會嘗試講解不依賴核聚變的方案。
同樣，納米技術或基因改造生物能在無大氣星球上吞噬岩石、釋放氣體，也會為改造提供極大幫助。但由於熱力學限制，這些技術都無法實現超快速地球化改造。
正如我們在《費米悖論：末日》中討論納米機器和灰色粘質時提到的，任何機械、化學或電氣過程都會產生熱量。當我們計算數據時會發現，行星級改造（如地球化）無論採用何種方式，產生的熱量都會遠超行星數年內接收的類地球光照總量。因此改造速度不能過快，否則多餘的熱量會熔化一切，包括改造設備。
即便使用蟲洞，也需要考慮大量物質轉移對壓力和溫度的影響。我們不會過多探討這些技術，不僅因為它們不屬於近期可實現的範疇，還因為它們會讓研究主題變得無趣——如果只需投放一瓶納米機器，幾十年後就能得到一顆改造完成的星球，那就沒什麼可探討的了。
同樣，若能實現蟲洞技術，我們不僅能開啟通往水、氮資源豐富區域的通道，還能連接現有工業區域，方便人員與設施運輸；甚至能將蟲洞對準太陽，為火星增加光照、為金星輸送氫，獲得與核聚變相當的能源。
談到核聚變，我必須提及目前人類掌握的唯一一種核聚變形式及其在地球化改造中的應用：熱核炸彈，即氫彈。氫彈在地球化改造的構想中由來已久，可用於炸除行星多餘大氣，或快速從行星土壤中提取大氣。
毋庸置疑，這會帶來放射性沉降問題，但大型氫彈的能量幾乎全部來自核聚變，本身不會產生大量放射性沉降物。很多人對用核爆啟動火星地球化改造的方案感到牴觸，其規模會超過最糟糕的核戰爭設想，但從讓行星恢復宜居的角度來看，輻射問題其實比想像中更容易控制。
說實話，核爆方案在地球化改造討論中頻繁被提及，正是因為儘管存在輻射問題，它仍是非常有效的手段。畢竟，不存在完全無破壞的地球化改造，這也是生物改造與地球化改造存在倫理爭議的原因。
我們說回金星，它常常被火星的光芒掩蓋，人們很容易忘記金星在某些方面具備更多優勢：重力與地球幾乎一致，擁有充足的氮和光照——後兩點其實也是金星的核心問題。
金星溫度極高，大氣質量是地球的近100倍，且主要成分為二氧化碳，比氮和氧更重。
從准地球化改造的角度簡單來說，金星大氣極其稠密，普通空氣可在其中漂浮。巧合的是，在金星上層大氣中，當氣壓降至地球標準時，溫度也會變得適宜人類生存。
在約200英里的高度，我們可以用人類呼吸的普通空氣製作氣球，在適宜的溫度和氣壓下漂浮，且能產生升力，因為空氣密度小於二氧化碳。
當然，氣球需要金屬外殼，並承載一定重量。如果你不了解氣體升力原理，其實很簡單：計算相同壓力和溫度下，等體積本地大氣的質量，減去等體積浮升氣體的質量（熱氣球則是更高溫度下的氣體質量），剩餘的質量差，就是外殼和有效載荷可承載的重量。
使用普通空氣的優勢在於，無需額外搭載氦氣等浮升氣體，可充分利用氣球內部空間，同時還能儲備可供呼吸的空氣。
空氣與二氧化碳的質量差約為每立方米700克，即10英尺見方的立方體空間約44磅。比如製作一個直徑200米的鋁製氣球，體積約為420萬立方米，可產生約300萬千克（3000噸）的升力。
氣球外殼面積約為12.5萬平方米，1毫米厚的鋁片每平方米重量不足3千克。如果願意將一半升力用於製造外殼，外殼厚度可達到4至5毫米（約五分之一英寸）。
如果將直徑翻倍，體積和升力會增加8倍，而表面積僅增加4倍。因此外殼厚度可翻倍，或保持相同厚度，僅需四分之一的升力承載外殼，而非一半。
隨著體積增大，體積增長速度始終快於表面積，因此我們能在金星上建造極為壯觀的漂浮式建築，尤其是引入升力更強的氫之後，甚至可以建造由筏體連接而成的漂浮大陸。
這種方式在氣態巨行星上並不適用，因為它們由氫和氦組成，呼吸用空氣只能作為有效載荷，而非浮升氣體——即便使用高溫純氫作為浮升氣體，可行性也極低，且大量儲存高溫純氫並非安全之舉。但在金星及類似星球上，這種方式完全可行。
問題是，接下來該怎麼做？
其實不一定需要後續步驟，就像我們可以用穹頂覆蓋火星打造「星球溫室」一樣，我們也可以讓金星遍布漂浮城市。即便將所有氮抽走用於其他星球，氣球外的大氣密度會更高，漂浮效果反而會更好。
但如果想在金星表面生存，並逐步移除稠密大氣，最終就需要從漂浮棲息地過渡到地表定居，這可能需要用支撐柱從下方托起棲息地。對金星而言，這些支撐柱需要高達數百英里。
如果你看過質量投射器和發射環相關，可能會記得末尾提到的「太空噴泉」：一種用常規建築材料無法實現的超高層巨型纖細結構。這正是我們在降低金星大氣密度和溫度時，托起棲息地的可行方案。
但該如何實現呢？一種方案是逐步將大氣運送至太空；另一種給行星降溫的方案，是在金星與太陽之間建造巨型太陽盾。
在金星當前的氣壓下，當溫度降至地球標準時，二氧化碳會達到超臨界狀態，開始凝結形成液滴。在地球標準氣壓下，二氧化碳沒有液態，直接從乾冰升華為氣體；而在氣壓為地球5倍以上時，二氧化碳會形成液態。金星的氣壓是地球的90倍，遠高於5倍，因此會形成二氧化碳海洋。
我們只需持續為行星遮光，讓極少甚至沒有陽光照射，逐步將溫度降至宜居標準。當溫度降至217開爾文（零下70華氏度）時，這些海洋會凍結成乾冰，我們只需將其覆蓋即可。
因此，金星是氮的重要來源之一，另一個來源是土星的衛星土衛六。土衛六的大氣幾乎由純氮組成，其餘主要是甲烷——這對火星這類星球的地球化改造十分有利，因為甲烷是溫室氣體，且富含氫。
我們該如何將物質從一個星球運送到另一個星球？比如把氫從木星運到火星或金星（金星本身氫儲量極少）？想像一艘巨型飛船運送數十億噸物質，這顯然不太現實。
標準大氣壓下，一百萬噸空氣約占一立方千米空間。即便飛船體積如此巨大，要完成一顆行星大氣的運送，也需要數十億次往返。地球上最大的超級油輪僅能運載數億噸石油，即便這類巨型船隻每年往返一次，持續一千年，也需要一千萬艘同時運作。
即便我們引導彗星撞擊目標行星，也需要數億甚至數十億顆彗星才能滿足需求。
如果你看過的巨型建築系列，可能已經想到一些解決方案。該系列專門探討如何低成本將巨量物質運離行星，而低成本是關鍵。舉個例子，即便每噸運輸成本僅1美元，總費用也會超過一千萬億美元，遠超地球十年的GDP總量。
不要對地球化改造抱有不切實際的幻想，人們常常談論技術可行性，卻對實驗室技術到行星級應用的轉化過程一筆帶過，准地球化改造是個例外，這也是它備受關注的原因。
不藉助高度發達的自動化技術和能源，我們無法對任何行星進行地球化改造。有時我會提到，用行星大小的軌道鏡為行星加熱，人們會以成本過高為由反對，卻轉頭提議運送相當於一顆行星質量的大氣和水。
這些行星級軌道鏡僅是幾毫米厚的薄片，總質量甚至不到一萬億噸，而地球大氣的質量約為五千萬億噸。
但這並非意味著不可能實現，太陽系中存在足夠的資源：木星的氫儲量遠超地球的岩石總量，土衛六和金星都有豐富的氮，內太陽系除水星外，氧元素隨處可見。
在土衛六這類星球，我們可能會採用質量投射器方案：將金屬艙體（厚度約易拉罐，大小類似半掛卡車）裝滿高壓氣體，從表面連續發射。土衛六的重力遠低於地球，我們可以建造數英里長、高聳出大氣的發射裝置。
製造這些結構和艙體的金屬也不難獲取：土衛六擁有岩石金屬內核，在低重力星球上深度挖掘十分容易，只需融化冰層即可抵達岩石層，土星的其他岩質衛星也可作為金屬來源。
質量投射器非常適合土衛六，太空電梯也是如此。但土衛六的太陽能資源匱乏，單位面積光照僅為地球的1%，且鈾等核燃料資源可能並不豐富。因此，只有掌握核聚變技術，土衛六才能成為氮的有效來源。若沒有核聚變，即便通過鏡面聚焦太陽能驅動質量投射器，難度也極大。
要在數百年內完成改造，我們每年需要向目標行星運送數萬億噸物質。假設每個艙體搭載10噸氮氣，要為火星輸送足量氮，需要每秒發射一個艙體，持續3000萬年。這意味著我們需要大量質量投射器和海量能源，才能在合理周期內完成任務。
土衛六全部太陽能鋪滿太陽能板，總功率約為10億兆瓦，而地球約為2000億兆瓦。即便將光能高效轉化為動能，每噸物質送入太空也需要數千兆瓦能量，而如此高的效率並不現實。
若能實現高效轉化，我們可在數百年內為火星輸送足量氮；效率越低，周期越長，同時需要更多太陽能板和鏡面，維護成本與時間也會增加。
毫無疑問，核聚變技術會極大簡化地球化改造，也會讓土衛六自身的地球化改造更具可行性——畢竟我們可能需要在土衛六駐紮數百年，持續抽取氣體。
金星和木星的物質運送方式略有不同。我們可以在金星上層大氣建造漂浮式質量投射器，將氮和二氧化碳射離金星；也可以從木星提取氫。木星的優勢在於擁有強大的磁場，如果你看過天鉤，就會知道天鉤的理想運作方式，是利用電磁動力系纜技術，藉助行星磁場補充動量。
天鉤可以旋轉下降，在漂浮精煉站卸下空艙、裝載滿艙，將物質射向目的地，之後因摩擦和動量轉移略微降低高度，再藉助磁場補充動量回升。理論上，我們可以從木星的衛星開採金屬製造艙體，將其射向金星，金星捕獲艙體並獲取動量，將氫注入大氣，再將艙體裝滿氮射向火星。
金星存在一定磁場，且太陽能資源豐富，旋轉天鉤（也被稱為旋轉運載器）同樣適用，天鉤補充動量也有其他方式。不過，使用漂浮式質量投射器可能更簡便。
這些漂浮式建築的原理和飛艇類似，需要注意的是，它們可以建造得非常巨大，且頂部高度可高於底部。我們可以將精煉站設置在空氣更稠密的低處，發射點和驅動用的太陽能板則設置在空氣阻力更小、光照更充足的高處。
稍後我們會更詳細地講解金星，現在先簡單提一下蟲洞。蟲洞顯然是快速運送物質的另一種方式，就像人工引力是將行星重力調節至地球標準的絕佳方法，核聚變是廉價充足能源的理想來源一樣。
【寫到這裡我希望讀者記一下我們域名 看書就來 TW 看書網，🆂🅷🆄.🆃🆆超方便 】
這三種技術中，只有核聚變在不久的將來有實現的可能，我個人對蟲洞和人工引力的實現並不抱太大希望。
但我們探討所有可行方案，因此不能略過這些技術。核聚變極有可能助力地球化改造，且作用巨大，但我們也會嘗試講解不依賴核聚變的方案。
同樣，納米技術或基因改造生物能在無大氣星球上吞噬岩石、釋放氣體，也會為改造提供極大幫助。但由於熱力學限制，這些技術都無法實現超快速地球化改造。
正如我們在《費米悖論：末日》中討論納米機器和灰色粘質時提到的，任何機械、化學或電氣過程都會產生熱量。當我們計算數據時會發現，行星級改造（如地球化）無論採用何種方式，產生的熱量都會遠超行星數年內接收的類地球光照總量。因此改造速度不能過快，否則多餘的熱量會熔化一切，包括改造設備。
即便使用蟲洞，也需要考慮大量物質轉移對壓力和溫度的影響。我們不會過多探討這些技術，不僅因為它們不屬於近期可實現的範疇，還因為它們會讓研究主題變得無趣——如果只需投放一瓶納米機器，幾十年後就能得到一顆改造完成的星球，那就沒什麼可探討的了。
同樣，若能實現蟲洞技術，我們不僅能開啟通往水、氮資源豐富區域的通道，還能連接現有工業區域，方便人員與設施運輸；甚至能將蟲洞對準太陽，為火星增加光照、為金星輸送氫，獲得與核聚變相當的能源。
談到核聚變，我必須提及目前人類掌握的唯一一種核聚變形式及其在地球化改造中的應用：熱核炸彈，即氫彈。氫彈在地球化改造的構想中由來已久，可用於炸除行星多餘大氣，或快速從行星土壤中提取大氣。
毋庸置疑，這會帶來放射性沉降問題，但大型氫彈的能量幾乎全部來自核聚變，本身不會產生大量放射性沉降物。很多人對用核爆啟動火星地球化改造的方案感到牴觸，其規模會超過最糟糕的核戰爭設想，但從讓行星恢復宜居的角度來看，輻射問題其實比想像中更容易控制。
說實話，核爆方案在地球化改造討論中頻繁被提及，正是因為儘管存在輻射問題，它仍是非常有效的手段。畢竟，不存在完全無破壞的地球化改造，這也是生物改造與地球化改造存在倫理爭議的原因。
我們說回金星，它常常被火星的光芒掩蓋，人們很容易忘記金星在某些方面具備更多優勢：重力與地球幾乎一致，擁有充足的氮和光照——後兩點其實也是金星的核心問題。
金星溫度極高，大氣質量是地球的近100倍，且主要成分為二氧化碳，比氮和氧更重。
從准地球化改造的角度簡單來說，金星大氣極其稠密，普通空氣可在其中漂浮。巧合的是，在金星上層大氣中，當氣壓降至地球標準時，溫度也會變得適宜人類生存。
在約200英里的高度，我們可以用人類呼吸的普通空氣製作氣球，在適宜的溫度和氣壓下漂浮，且能產生升力，因為空氣密度小於二氧化碳。
當然，氣球需要金屬外殼，並承載一定重量。如果你不了解氣體升力原理，其實很簡單：計算相同壓力和溫度下，等體積本地大氣的質量，減去等體積浮升氣體的質量（熱氣球則是更高溫度下的氣體質量），剩餘的質量差，就是外殼和有效載荷可承載的重量。
使用普通空氣的優勢在於，無需額外搭載氦氣等浮升氣體，可充分利用氣球內部空間，同時還能儲備可供呼吸的空氣。
空氣與二氧化碳的質量差約為每立方米700克，即10英尺見方的立方體空間約44磅。比如製作一個直徑200米的鋁製氣球，體積約為420萬立方米，可產生約300萬千克（3000噸）的升力。
氣球外殼面積約為12.5萬平方米，1毫米厚的鋁片每平方米重量不足3千克。如果願意將一半升力用於製造外殼，外殼厚度可達到4至5毫米（約五分之一英寸）。
如果將直徑翻倍，體積和升力會增加8倍，而表面積僅增加4倍。因此外殼厚度可翻倍，或保持相同厚度，僅需四分之一的升力承載外殼，而非一半。
隨著體積增大，體積增長速度始終快於表面積，因此我們能在金星上建造極為壯觀的漂浮式建築，尤其是引入升力更強的氫之後，甚至可以建造由筏體連接而成的漂浮大陸。
這種方式在氣態巨行星上並不適用，因為它們由氫和氦組成，呼吸用空氣只能作為有效載荷，而非浮升氣體——即便使用高溫純氫作為浮升氣體，可行性也極低，且大量儲存高溫純氫並非安全之舉。但在金星及類似星球上，這種方式完全可行。
問題是，接下來該怎麼做？
其實不一定需要後續步驟，就像我們可以用穹頂覆蓋火星打造「星球溫室」一樣，我們也可以讓金星遍布漂浮城市。即便將所有氮抽走用於其他星球，氣球外的大氣密度會更高，漂浮效果反而會更好。
但如果想在金星表面生存，並逐步移除稠密大氣，最終就需要從漂浮棲息地過渡到地表定居，這可能需要用支撐柱從下方托起棲息地。對金星而言，這些支撐柱需要高達數百英里。
如果你看過質量投射器和發射環相關，可能會記得末尾提到的「太空噴泉」：一種用常規建築材料無法實現的超高層巨型纖細結構。這正是我們在降低金星大氣密度和溫度時，托起棲息地的可行方案。
但該如何實現呢？一種方案是逐步將大氣運送至太空；另一種給行星降溫的方案，是在金星與太陽之間建造巨型太陽盾。
在金星當前的氣壓下，當溫度降至地球標準時，二氧化碳會達到超臨界狀態，開始凝結形成液滴。在地球標準氣壓下，二氧化碳沒有液態，直接從乾冰升華為氣體；而在氣壓為地球5倍以上時，二氧化碳會形成液態。金星的氣壓是地球的90倍，遠高於5倍，因此會形成二氧化碳海洋。
我們只需持續為行星遮光，讓極少甚至沒有陽光照射，逐步將溫度降至宜居標準。當溫度降至217開爾文（零下70華氏度）時，這些海洋會凍結成乾冰，我們只需將其覆蓋即可。