中国应该想象太阳

       刚刚进入两千年没几年，世界市场和舆论似乎陷入了人类在上世纪70年代曾遭遇的那种焦躁。1972年，一个由著名科学家、企业家和政界人士组成的协会--“罗马俱乐部”，在美国掀起、最后引起世界为之心悸的轩然大波。这个俱乐部在他们免费分送给全世界12000位领袖人物的一本名为《增长的极限》的书里警告人类：由于人类主要活动只能在地球表面，而所需资源，尤其是能源资源又只能取至地球，那么，目前人类的生产生活方式将导致自然资源枯竭，污染包围，人类文明将在50年左右面临崩溃。

　　今天，我听到的声音，觉得就像当年罗马俱乐部的回音，那么相似。而且今天类似的声音，可能让人均自然资源不多的中国，眼睛睁大许多，揪心许多。

　　美国人是如何想起太阳的

　　几乎与罗马俱乐部惊世危言同时，1972年11月，美国众议院科学技术委员会发表报告，主张增加航天局25%的经费，为一个很不起眼的人的伟大想象拨款七亿五千万美元。我记得，二战时爱因斯坦的原子弹设想把当时的罗斯福总统讲得半信半疑，研究开始只得到6000美元的资助，而且还是秘密的。

　　想象，来自一个原来是位海军军士，后来给大学一年级学生传授普通物理学的衣着朴素的教授。上世纪60年代，科学家在火星、金星、木星等行星寻找生命，也为地球人类开拓新的生活疆界的尝试，结果大都令人沮丧，大致了解的情况是，这些行星无生命迹象说明人类并没有多少可去之处。但是，有人却因此有了新的想象。

　　普林斯顿大学的杰里·奥尼尔，二战结束后从军舰上下来曾报考宇航员被淘汰，他个子很高，显得更沉默寡言。但他显然是在中国难得见到的那种教授：除了按规定对大学生搞填鸭，每周他为自己看得上的六七个学生开了个特别讲习班。也就是1969年，他开始问学生：“在空间发射一个旋转的加压容器，使它内部保持大气并具有重力，这个飞船能做得多大？这样的居所是否有个极限尺度？”还有就是，“在这样一个居所里，利用月亮或空间较容易碰到的小游星的材料，能建造多大面积的陆地？植物的生长会有限制吗？”学生们讨论问题后自己去图书馆搜集材料，而且很快给出了答案。问题引人入胜，答案铺开直径要以公里计。奥尼尔教学生的是最重要的东西，想象力。当然是已有知识约束下的想象力，而不是胡思乱想。

　　在奥尼尔确定自己的想象实际可行又很重要，需要更高级专门的同人来谈谈时，他把自己羞怯地送到斯坦福一个基金会门前，得到了600美元的会议捐助。从此，人类在太空自建一个居所——空间城——这个伟大想象，由奥尼尔教授以及后来接踵而来的人们，澄清到了连做爱细节都在其中的清晰真切程度。比如，迄今大都由男性组成的宇航员们未曾有机会体验过的人类都喜爱的性活动，将在失重情况下有新的形式和新的乐趣。

　　但是我以为，由这个可行的伟大想象演绎出的另一个想象，对人类尤其是中国更有意义。

　　航天局一位管理这个项目经费的官员有了一个思想，他建议奥尼尔研究从空间城向地球供应能源的可能性。奥尼尔研究了实现这个想象的最佳方案。他把卫星动力站发明人、马萨诸塞州一家研究公司副董事长格拉泽在《科学》杂志上发表的一篇文章思想作为基础，提出了一个改进方案。格拉泽从空间取得能源的方式是，在地面建造太阳能卫星，然后用火箭把他们发射上天。然后，卫星通过微波束把电能送到地球上来。奥尼尔的想法是，在空间城上利用从月球取得的材料，建造能源卫星。然后把卫星送到地球的高轨道，在那里把太阳光变为电力，用格拉泽的方法把电力传播到地球上来。地球只需在没有什么土地成本的沙漠、甚至海上矗立起天线方阵接收就是了。

　　这件事是美国科学家赫彭海默，在上世纪80年代出版的《空间城》这本书里向世界预告的（新华出版社1983年7月第一版）。但计划似乎没有被执行实现。因为2003年8月14日美国东北部地区发生大面积停电，我没有听闻丝毫与能源卫星有关的消息。事情究竟如何，估计太阳能电池的成本、微流星对空间城的可能损害、以及可能致癌的宇宙射线的屏蔽等问题，还存在不确定性。但我的猜测是，美国人当时对利用核反应堆，提供合成燃料的技术进步期望过高。1988年美国总统尼克松就就兴奋预言：“合成燃料技术将带来持久的石油过剩”，“在21世纪，我们的后代在回顾历史时，将会对过去的能源危机感到迷惑不解”（尼克松《1999不战而胜》 上海三联书店1989年1月第一版）。当然，既然不久就会有比空间城代价更低的替代出现，空间城搁置实施。

　　但现在的约束条件变了，恐怖主义、近30年的技术进步等等情况，可能让空间城现成的设计更加完善和现实可行。实际上，核能既不是取之不尽的，也有一些现实危险。全世界的铀储存量用来保证常规核电站大规模运营，只够用几十年。目前技术能够取得的长期核能来源是增殖反应堆，它使用钚，即原子弹的原料。如果以增殖反应堆为基础的能源经济，把全世界提高到美国和欧洲的生活标准，世界就需要15000个反应堆，而现在每周新建和停用的大约各有10个。反应堆每年将生产80吨钚-239，若预计每周运输多达500多次，就会有很多机会被劫持或转运到黑市去出卖（《空间城》218页）。约束条件的转变，可以让人推论：约束下相对更便宜的空间城可能成为21世纪美国的真正现实选择。

　　如何展开中国的太阳想象

　　中国劳动就业问题复杂而又沉重，要靠成为世界制造业大国来解决，而且这个时间不会短。这是约束下的市场选择，也是比较优势决定的。这种经济的耗能和污染缺点是那么明显，只需不傻的智力就知道。

　　按照国家的发展战略，我们这种仍较高容纳就业的经济，在2005年的“能源消费将达到45亿至50亿吨标准煤”，而研究预计那个时候“煤的年产量将为20亿--25亿吨标准煤，而石油、天然气、水电以及可再生能源加在一起，约为10亿吨标准煤，届时将有15亿到20亿标准煤的缺口”（《核能开发与利用》化学工业出版社2005年第一版）。

　　但中国的人均资源贫乏。据2000年资料，中国的石油资源和天然气资源的人均可开采出量分别只有世界平均值的11%和4、3%，煤炭资源人均可开采储量仅相当于世界平均值的55%。

　　2002年开始的外需的汹涌而至，带来的生产要素全面紧张，煤荒电荒，以及与炽热生产伴随的严重污染，更凸显了一个人均资源不多，却不得不以制造业安身立命大国的困难处境。中国的未来从技术上说，很大程度上取决于我们对太阳的想象，以及如何想象。

　　美国的能源卫星计划当时除了格拉泽的太阳能卫星设计外，还有罗克韦尔国际公司埃里克设计的能源中继卫星。与格拉泽不同，埃里克的设计考虑的不是获取用之不尽的新能源，而是通过改变现实的电力传输方法，避免现实和潜在的能源巨大浪费。比如，效能最高发电方式是让发电厂满负荷连续运转，但用电量却不是经常稳定的，下午和天刚黑的几个小时内是用电高峰，后半夜用电量猛跌到低谷。因此电力公司必须建设比较费钱的"高峰"备用电厂，随着电网负荷变化随时开机停机，有着很大的浪费。埃里克的设计，以及在洛杉矶与拉斯韦加斯之间几百里上试验成功的方法是，把地面上无论什么方法弄到的电能都馈入发射天线阵，然后经过特高频功率放大管和移相器变成微波能量束射向天空，然后由能源中继卫星反射回地球，把处在用电低谷地区的电能配置到用电高峰地区。

　　这个技术对中美之间的能源供应意味着什么呢？中美之间的时差决定了两国用电高峰差不多是完全错开，能源中继卫星可以实现中美电力需求完全互补，这种互补意味着中美两国巨大的节约，即不再建设电厂，电力需求也能满足。甚至可以关闭一些电厂，把资源配置到新的市场。同时还意味着中美两国污染的大大减轻，因为世界，尤其中国大都还是用煤的火力发电。

　　当然，埃里克的能源中继卫星设计不仅仅是在电力时差配置上有着巨大的节约。实际上，他是在电力跨海传输成本高的约束下，设计出能将潜在能源挖掘利用的传输方式。比如在许多遥远岛上遍布的激流可以水力发电，或核电站设在这里更加安全；比如地球表面有许多沙漠太阳能异常丰富，热带海洋表层和深层的温差发电等等，原来都由于跨海传输的不经济而得不到利用。而能源中继卫星可以打开这些潜在能源广阔的利用空间。

　　太阳能是取之不尽的。目前的知识告诉我们，直到人类消失、地球消失那天，太阳依然存在。过去能源带来的所有烦恼，将由于在地面更多建造接受天线，在太空建造更多太阳能卫星而消失得无影无踪。太阳能卫星，不仅仅是结束地面发电厂对传统能源的需求，以及它们造成的污染，它还将使人类对其他能源的需求容易满足，却没有原来相伴的污染。比如汽油、煤油、石油，原来由于电价而始终处于科研尝试阶段的电解海水提取氢，可以因为太阳能卫星把每度电降到零点三五美分或七厘钱而规模生产。而可以廉价生产的氢、氧、碳、氦可以合成生产出汽油、煤油、石油等燃料。事情真可能如尼克松上世纪预言的那样，能源短缺，以及因它而来的战争污染等等，下一代人会感到不可思议。