第八章高速气浮管道列车

显然增加膜片层数、重数就可使高速管道运输系统的速度极限大幅度提高，实际上并无速度极限，随着膜片层数增加甚至可轻易突破音障、黑障等平时很难突破的速度极限，理论上说速度达到每秒一公里乃至高超音速都不存在任何问题，例如建设这样的气浮管道列车系统，内管就是列车，内外管间设一百层膜片，每层膜片速度差为十米每秒，列车及膜片均依靠气浮力抵抗重力而漂浮，速度轻易突破三马赫，既不需要为减少空气阻力而将管道抽成真空（由此引发一系列问题），也可保持常温常压，且造价低廉，对应真空管道高铁孰优孰劣，各位可自行判断。

超高速列车的真正瓶颈是转弯半径问题，尤其在陆地上几乎不可能解决，现有中国大陆地区的高铁时速不到四百公里，但几乎就是用高架桥架在空中的一条直线，增加的造价就已经蔚为可观，若速度比其超出十倍乃至百倍时对转弯半径的要求就更不用说了，在陆地上尤其自由国家和地区不只是拆迁不可能解决，造价遽增也使项目可行性成为问题。

只有一个地方有可能轻松摆脱这一限制，那就是广阔而渺无人烟的大海之中，哪怕转弯半径几千公里也能轻松做到，下文将描述这一构想。虽说时速数千公里的高速气浮管道列车因造价昂贵及运行维护费用高难以在陆地上发展，但在很多地形条件合适的地方较低限制速度的高速气浮管道列车还是有发展前景的，例如时速八百公里以下，相当于民航飞机的速度，也足以冲击特定区域的民航业。

第九章   高速太阳能（生物质能）电动飞艇与高速舰船

飞艇体积大，速度低，在空气中运动随着速度增加而阻力大幅度增加，必须符合流线型线才能减少阻力，而流线型线加工困难，飞艇材料抗击性差；因此引起一系列问题，包括抗风能力差，受天气影响大灯；飞艇依靠比空气轻的气体提供静浮力，若填充氦气，则产量稀少，且不易获取，更导致飞艇价格昂贵；若填充氢气，则氢气安全性差，易于爆炸，几十年前的兴登堡号事件就使如日中天的飞艇产业一蹶不振，随着飞机速度不断提高而逐渐退出了人们的视野。

但随着航空技术的飞速发展，飞艇的这些缺陷均可有相应技术针对性予以解决，我们主张：

9、1、采用高效流体减阻技术对飞艇进行总体设计，大幅度提高飞行速度：

高效流体减阻技术用简单而巧妙的机械设计大幅度减少各类流体阻力，其减阻效果预测非常惊人，使流体阻力成倍、成十倍减少，从而使速度成倍、成十倍提高；由于是机械装置，目前机械运行速度上限在每秒五十米到一百米之间，即时速300公里左右或以下，用于飞机等高速航空器目前似乎还不是很实用，但用于舰船、飞艇等低速运动装备这个速度已经非常实用。

它的减阻设计分为两个部分，一个是飞艇头部设置迎流减阻头罩，必要时尾部设置相对应的减阻尾罩装置，使艏部气流阻力成倍减少并摆脱流线型线影响，这样飞艇艇体变得非常规则，另一个是再在艇体表面上布置多层按一定速度梯度分层有序运动的减阻膜片群，从而使侧面的气流阻力（主要是摩擦阻力）减少到极致。

减阻头罩结构如下图示意：

在飞艇艏部依次设置多个尖细的薄壁结构组成直线或曲线的气流通道5，使迎流面上所有空气流分别进入对应的气流通道；

气流通道5与来流方向成较小的夹角，将气流引向两侧排出；气流不再冲击艇身；

在气流通道5表面布置减阻膜片群2及转筒3等组成的多重减阻膜片群系统，并在另一侧设转动方向相反的从属减阻膜片群，大幅减少通道表面的气流摩擦阻力；逐次布置气流通道直至艇体本体。这样就像太极拳中的四两拨千斤技术一样，对所有来流施加一个侧向速度从而消除气流冲击，大幅度减少气流阻力。随着侧向速度增加，侧向速度角动量改变也会越来越大，为减少侧向速度角度，气流通道可改为曲线，当然结构相应复杂一些，造价也有所增加。

当飞艇最高速度由现在的时速60到80公里增加到时速200乃至300公里时，即可克服飞艇速度低、抗风能力弱等致命缺陷。

9、2、巨大表面铺设太阳能发电薄膜，采用成套生物质或煤炭气化发电技术及防爆气囊技术填充氢气：

飞艇与飞机有很大不同，在采用新能源方面动力设备及燃料受限制要少得多，除了采用巨大表面满铺太阳能发电薄膜提供电能并电解水提供氢气外，还可采用生物质气化发电成套技术。

若使用生物质燃料或煤炭等可使用高温气化发电机组，需要解决的是生物质燃气（或煤炭）热值低而设备重量大、燃气杂质含量大引起系列问题、热值不稳定等关键瓶颈，均采取针对性设计来解决：我们通过特殊结构设计用燃烧炉加热使气化炉内的水蒸气高温气化温度尤其出气温度在900度左右（甚至1200度可充分裂解焦油，但要考虑1000度以上时甲烷成分的分解导致热值减少，及作为再燃燃料的甲烷成分消失）使热值成倍提高而减少发电机重量，并经布满催化剂的高温裂解室充分接触、停留，从而使焦油等杂质彻底催化裂解；粗燃气间接冷却后再采用一到多道稀碱水洗涤、植物油洗涤等净化（脱碳、焦油、灰尘、硫分等），再送入发电机组发电；而发电机尾气不直接排放而接入采用蓄热式高温燃烧技术设计的燃烧室，作为掺混烟气先进行经改进的再燃脱硝净化工艺，再组织高温低氧燃烧，既回收了尾气热量同时又解决了尾气净化问题；若设备体积较大不方便的话,还可采用中高压气化净化工艺大幅缩小设备体积;这样就解决了生物质气化发电热值低重量大、污染大难净化等痛点。而且稀碱水洗涤、活性炭吸附分解去除粗燃气中的硫化物非常彻底，因此可兼容煤炭甚至高硫煤炭为燃料。由于艇上有稳定氢气来源，因此也可采用高压加氢高温气化工艺，生成富甲烷的生物质气，富甲烷的生物质气再掺氢气成为高热值燃气，可通入轻质发电机组发电。

而气化及净化过程中产生大量高温燃气，燃烧后产生大量高温尾气，实际上这些气体产生的浮力几乎不亚于氢气等气体，随着气凝胶隔热绝热材料技术发展，轻质保温囊体已经成为可能，气凝胶容重约为空气三倍，然而涂覆不到一公分厚的气凝胶隔热材料可使内侧1000度的高温气体另一侧只有约100度，例如1100度高温燃气、尾气或其他气体每立方约0.25千克左右，可提供浮力大致为1公斤，比氢气（1.2公斤）、氦气（1.1公斤）只是略低，约为氢气、氦气所能提供浮力的80%-90%左右，因此充满高温气体的涂覆气凝胶隔热材料的保温囊体其功能与浮力气囊不相上下，本申请所述气囊结构用于飞艇等浮空器时，不但不要求体积小，反而要求各类高温气体的体积越大、各类停留时间越长越好，因此有截然不同的设计，但必须解决防爆、保温隔热等问题，主要包括防爆气囊、气压调节泵和气化燃烧发电系统相结合。

如图所示，防爆气囊的囊壁由耐热材料如耐热硅胶制作，有保温要求的则内覆轻质隔热材料如气凝胶隔热绝热材料；防爆气囊包括若干个独立的储气气囊和囊体支撑架，囊体支撑架为由轻质管道制成，并与各类产生气体压力（正压或负压）的气压调节泵（至少一个备用）、储气囊体等连接形成完整的气体输送循环回路，并组成互相联通的立体管道网络，即使有较多处断开也仍能保证气体循环输送到每个指定位置，从而兼做气囊内气压调节机构。

储气囊体包括若干个用于储存易燃气体的易燃气囊体和若干个用于储存不燃气体（尾气、废气等）的不燃气囊体，易燃气囊体被一层或多层不燃气囊体包围，并且每层储气囊体分隔为至少一个独立封闭的气室。从而与空气、纯氧等助燃气体或盛装助燃气体的囊体分隔开来，防止渗漏等造成危害。

进一步，通过气压调节机构保证不燃气囊体压力略高于易燃气囊体压力，若有渗漏则保证微正压，使易燃气体渗漏量很少，并被稀释到燃烧、爆炸极限之下，及微正压使微量不燃气体缓慢压入易燃气体囊体中，从而阻止易燃气体的渗漏。每个单独囊体或气室均设有至少一个控制阀，通过感应信号按预先设定程序自动启闭控制阀来抽吸或压入相应气体，执行气压调控；根据可燃、不可燃、助燃分类，不同性质气体有独立的气压调节机构,且长时间保持一定压力。若发生渗漏，燃气进入第一层不燃气囊就被稀释，再入第二层不燃气囊时可燃气浓度就少得可怜，如还有气体渗出的话，也远在燃烧极限之下了，更何况飞艇表面包裹的减阻膜片群内部也充满了惰性气体，没有燃烧、爆炸的危险。

更进一步的方案是每个独立囊体及气室设有备用囊袋，在该囊体或气室出现破损后控制阀将气体注入备用囊袋，取代损坏的囊体或气室；支撑骨架管道还可设计为兼做检修管道，检修机器人沿检修管道运送新的备用囊袋到各指定位置，执行预设的自动修复程序。

这样飞艇上与所述工艺对应的燃气裂解室、高温脱硫室、空气预热器、烟气脱硝室、尾气热交换室、尾气处理室等均可参照防爆囊体结构进行相应设计，包括氢气囊也按防爆气囊设计，木柴、煤炭气化或燃烧产生的高温气体不但不增加设备重量，反而提供辅助浮力，使其能完美地应用于高速太阳能飞艇等产品。

9、3、进一步采用复合艇体、升力翼技术等减少飞艇体积：

为进一步减少飞艇体积，可采用成熟的复合艇体等技术，升力翼提供辅助浮力；及分布式发电机布局，多套独立的升力风扇提供悬停、起降时的升力，而飞

行时升力风扇转向为提供推进力状态，这样就大幅度减少飞艇体积。

我们以同等有效载重的飞艇与其他运输工具参数做了对比，如下图所示意：

显然，通航领域，高速飞艇具备造价低、燃料费用低、起降方便尤其可悬停、抗风能力大幅提高，因此将与直线飞机争夺通勤航空市场；

9、4、新型高速舰船结构与应用

如果说飞机、飞艇改造因速度高导致机械装置速度极限低的缺陷暴露的话，相对速度较小的船舶工程改造显然方便多了，新型船舶结构设计与飞艇类似，艏部为减阻头罩，船体变得非常规则，表面满布减阻膜片群，因船舶种类不同而有不同设计，例如为减少水线面附近巨大冲击力而采用小水线面设计，而水下浮体采用高效流体减阻技术的相应设计，这些都比较简单，不再赘述。

旧船改造可直接在船头加挂艏部减阻装置，艏部装置构造简单可标准化生产成批量预制。大幅度减少占总阻力70%以上的兴波阻力、形状阻力，使能耗节省一半以上，或使航行速度大幅增加。也可进一步在船身加装减少水流摩擦阻力的装置，从而使总阻力减少90%乃至99%以上而使速度成倍乃至成十倍提高。

大型、中小型船只均可以适用于改装（除滑行艇一类船舶外）,且费用低廉，改装后半年节省的油费就足以收回改装成本；现在全球万吨以上远洋大型商船就有数万艘，可预见其改装的市场容量。至于跨海高速管道运输系统完成以前，各类船舶改装市场短期内不会消失。

军事舰艇同样可实行改装，也可直接建造新型舰艇，例如新型有水下体的小水线面船舶，值得注意的是鉴于现有水下武器（主要如潜艇等）虽说在幽深海水掩护下难以探测到，但其速度很低，而一旦被发现就难逃被击沉的命运，这是致命弱点，而使用本技术后就可摆脱速度低的致命弱点，造出大量廉价的速度成十倍提高的高速或超高速潜艇、鱼雷等兵器；现有技术由于水面上的目标发现手段多种多样，从雷达、红外线、紫外线等各种设备日益完善，打击武器多种多样，而水下兵器因海水的巨大吸收作用，到达一定深度除了声纳以外就没有什么探测手段了，水下战攻击武器只有低速鱼雷及深水炸弹，虽近年技术发展有超空泡鱼雷，但数量少、造价高昂。在出现大量廉价而难以发现的的超高速潜艇、鱼雷等水下兵器后，水面战舰的速度优势荡然无存，航母、战列舰等将成为活靶子，随时面对幽深海底不知从何处冒出来的难以探测的危险，水面战舰时代行将结束而开始水下战时代，各国海军重新处于同一起跑线上。

9、5军民两用应用前景及空中城市生态建立

由于与高铁速度相仿，而造价及燃料费用更低，也不限于点到点运输，因此将严重冲击高铁运输市场；尤其海岛、山区运输，修建铁路、公路都将耗费巨额资金，而使用高速飞艇则可迎刃而解；包括地广人稀的草原、沙漠地形，诸如俄罗斯、加拿大、沙特等国修建公路、铁路远不如发展飞艇航空；

至于传统通航领域诸如航拍、抢险救灾、森林巡逻、农林植保飞机等尤其需要垂直起降悬停的业务显然高速飞艇占优势。

军事领域，因兼容各种燃料，野外作战、陆地丛林作战燃料随处砍伐可得，后勤补给简单。

由于尾气不直接排放，热敏导弹难以寻的；虽然体积较大，但现在空战都是超视距作战，这一缺陷被掩盖，相反飞艇材料电磁波易穿透，膜片更易于采用吸波材料或结构,隐身性能较好,骨架及发动机等处进行隐身设计即可满足要求。

大量廉价预警飞艇取代昂贵预警机、通讯中继艇。

作为作战平台，艇载无人机超视距作战扫除一切威胁；艇载炮瞄雷达、无后座力炮集群相当于飞行的防空阵地，来袭导弹、飞机无所遁形，必被扫清；由于电力充足并可装载电磁炮等；艇载制导炸弹、穿甲弹等可对地攻击；陆军机动性达到极致，一万艘廉价飞艇即可一夜之间将百万大军连同重型装备送至数千公里外的前线。防爆气囊抗击性强，并设自动修复机构，战场生存能力大增。

更重要的是：飞艇在空战中虽因速度比不上现有战斗机等高速飞行器而处于劣势，但一旦飞艇集群与高速护航战机联合作战并作为进攻的主力（就像坦克装甲集群在二战时作为陆军进攻的主力），飞艇集群坚持下来并摧毁机场、补给基地，甚至夺取核武发射基地/摧毁公路桥梁，则战机导弹将落败，包括现有军队人数等都不影响战争胜负；飞艇集群将取得制空权并取得战斗胜利，而整场战争胜负将由此决定。如果说二战时期改变战争规则的是坦克集群、喷气式飞机和航母集群的话，二十一世纪战争胜负将取决于核武器、高速飞艇集群和机器人；目前机器人独立作战其运动距离、续航能力是瓶颈，而装载于高速飞艇则可迅速避开这一短板，例如在到达战场目的地附近释放飞行战斗机器人并作为持续的后勤补给保障基地，使机器人部队可大规模用于实战，人海战术彻底退出战场，以往战争中常见的冲锋陷阵的大量普通士兵将退出军队，现有军队陆军结构发生根本改变，带来彻底的战争规则改变。

高速潜艇、高速航母、高速舰船、高速鱼雷等使普通船舶外形摆脱流线型影响并把速度提高到与摩托车、火车相仿，使潜艇、鱼雷、航母及各类舰船等水中兵器摆脱速度低的致命弱点从而结束水面战舰（航母）时代，海军兵器更新换代并使常规军事力量面临技术革命，各国将重新处于同一起跑线上。

至于高速太阳能飞艇（采用防爆氢气囊专利技术，取代昂贵的氦气而填充廉价易得的氢气）应用于能源草大规模种植时的飞播、喷洒药水、飞行洒水浇灌，具体用于解决山区、沙漠、草原、海岛等处交通的方案，包括解决各类农林业产物收集、运输难问题等在此不再赘述，也暂不讨论高速飞艇的其他军事用途等，能源草产业快速发展是关系到国计民生的大事，在防空安全可控制前提下适当开放领空是值得各国政府考虑的事情。

与高铁做一个简单的比较：现有高铁每公里造价约两个亿，高铁列车每列约一个亿，以川藏高铁全长1800公里计算约3000亿铁路建设费用，且不论经济核算后一般只能载客不能运货，每列车载运能力不超过一百吨，年运力不超过三千万吨，只能在沿线各站停靠；若用高速飞艇，则百吨左右的飞艇造价约五千万到一个亿，至少可拥有三千艘，日运能60万吨，或年运能近两亿吨，速度不低于高铁却不受地表地形限制，也不受铁路线限制，一旦有战事并可快速转为军用。

由于目前太阳能薄膜发电设施价格较贵且重量较大，用于高速飞艇若太阳能发电功率安排过大的话由于重量大幅度增加而对速度等指标有巨大影响，但用于低速甚至静止的漂浮飞艇则没有这些限制，这使高空风电开发的瓶颈：高空风电发电机的载体得以解决，大家都知道，普通风电开发造价较贵，且靠天吃饭，不稳定，调蓄、外输困难，而高空风电投资省、风能稳定，但高空载体难以解决是瓶颈所在。而且这类飞艇长度都在几十米到数百米不等，足以首尾相连形成特殊的网架定位结构，避免高空漂浮发电机互相碰撞、纠缠。此外也可用于建造漂浮在高空的建筑、城堡乃至空中农场，使其漂浮在阳光充足的赤道上空，避开气候变化剧烈的高度进入平流层，甚至可形成大量的天空城市、模仿海市蜃楼的“天庭仙境”。

第十章  冰川生态与太空移民技术的必要性

10、1大气层生态的脆弱与世界末日及外星移民

因核战争等因素存在，人们对世界末日的担忧始终没有消除，例如冰川期到来引起气候急剧变冷、行星撞击地球引起漫天灰尘的气候变化、超级火山爆发导致日月无光气温下降、大规模核战争导致核冬天等都将导致人类的灭亡，也有担心温室效应失控导致地球温度急剧变热而崩溃的讨论；因为陆地文明所依赖的大气层生态脆弱，一旦大气层中因各类原因充满大量尘埃、烟雾等短期内不能清除就可能带来毁灭性灾难，所以有很多关于末日避难所、“诺亚方舟”的设计，但都被证明并非终极解决方案；最引人注目的是代表美国科技创业方向的马斯克总裁提出的移居火星计划，具体细节不在这里重复，不过人类真的必须离开地球殖民外星才能避开世界末日吗？

本文有些论点看起来似乎都是针对马斯克先生为代表的硅谷科技创业者的：特斯拉的动力电池加充电桩续航，而本文介绍的电动汽车车型就是取代纯电动汽车的；马斯克先生提出真空管道建超速高铁技术，为减少空气阻力而把管道抽成真空，而我倒不是想要争辩高效流体减阻技术设计出的高速气浮管道列车与之相较的优劣，而是说现阶段时速就可望达到三百公里、不需建机场、车站、铁轨或管道且随处可停靠的廉价的高速太阳能飞艇必将终结各类高铁，并冲击航空运输市场。因为这些观点代表美国最前沿的科技创业方向，被寄予工业革命先行者的厚望，出现不同看法只是对科技发展方向的判断有不同而提出争议而已，因为科技发展方向不只是涉及新一轮工业革命方向，科技革命也不应仅仅被认为用于提高生产力拯救周期性发生的经济危机，后文我们将讨论一直被忽视的更重要的作用。

火星等外星球环境之严酷，是地球上最严酷的环境也不能相比的，相对于火星的严酷环境，金星殖民将简单得多：由于金星有浓密大气层，其上空两万米空中温度、气压、重力加速度等都与地球类似，最重要的是阳光充足——是地球太阳能最强的赤道地区的四倍，那么使用我们的高速太阳能飞艇技术建造空中漂浮城堡就是很成熟的殖民技术了：巨型飞艇城堡控制其中动植物数量平衡的话，所有元素都可自行循环而不受外界干扰，即可实现生态循环，自成生态体系，只需在地球上建好成套设备包括适量压缩空气、水等将其发射到金星自行组装即可，所需的只是金星上没有水资源补充，因此需设立相应成套化工设备从金星大气中提取浓硫酸并获取其中的氢、氧元素合成纯水；并以此为悬浮空中基地殖民金星开发其他产业，随着这类空中城堡结构大量建造，被金星大气层吸收的太阳能越来越少，也就是减弱其温室效应，金星温度将不断降低，直至改造为类似地球的行星。

移居外星的设想主要受必须在类似地球的星球上才能生存的固定思维的限制，实际上宇宙空间站这样的构筑物同样可以生存，如果设计得够大，接受太阳能为能量来源，巨型空间站内控制其中动植物数量保持生态平衡，同样所有元素自行循环，足以永久居住生存。如能实现可控核聚变等补充能量来源，宇宙中的任何空间都可居住、生存。而目前依靠化学能火箭进行太空旅行、移民费用是不可想象的，尤其遥远天文单位距离的太阳系外星球，除非不需携带大量燃料或其他必需物质的大推力离子推进器、核推进器之类发动机取得突破，尤其核动力火箭，它可依靠核反应产生大量高速粒子从尾部喷出而获得巨大反冲动量，只有这样的发动机结合核能才可设计出持久推力而不需携带大量反冲介质的飞船，满足克服星球引力反复起降的需要，尤其远距离星际航行，哪怕只产生10米/秒的加速度，持续24小时就可加速到每秒近千公里，往返木星不到一个月时间，用于太阳系内航行足以满足要求了；乃至持久加速上万小时后达到光速也不是难事，往返比邻星十年时间左右，而这样的飞船用于星际采矿运输才具备可行性。然而现有的离子推进器仅能推动一个乒乓球大小的物体，有人认为一、两百年内恐怕都见不到大推力离子推进器的研发成功，而核推进器也依赖于可控核聚变技术的突破，短期内难有进展。

此外将火星、金星地球化的难度，恐怕远不如挖掘、开发地球上其他环境，例如南极冰原也比其他星球环境好得多，改造或开发费用也比末日地堡之类的建筑便宜得多。

10、2 南极风电开发新思路

南极大陆覆盖着数千米厚冰层，气候严寒，就连最热的夏季平均温度也低于零下十几度，极低温测得零下八十九度，这样的严寒下钢铁也会脆成渣；更兼常年暴风，人称“杀人风”，连房子都会被吹跑；虽说风能资源丰富，但该地域发展风电需用耐极低温设备，价格极为昂贵；大风来临时地面涌起冰雪流，冰渣、冰块横飞易砸坏设备；且风电外输困难无法利用；所以南极是至今无人类定居的未开发大陆。

不过如果换一个思路呢？耐极低温的风力发电设备确实昂贵，因为普通钢铁在这个温度下早已强度降到几乎为零的脆裂，风力塔架所用特种钢甚至制作发电设备本身的特种钢材费用就叫人承受不了，这也是南极诸多科考站仍未能解决基本的能源需求的原因。但我们要注意到一个现象：在南极大部分地区，哪怕是夏天，气温从没达到零度，也就是说这个地区不用担心冰的融化，这与我们接触的寒冷地区稍有不同，我们清楚，冰是越冷越硬，不但冰的抗压强度接近砖石材料，而且其抗拉强度甚至远超过砖石材料；木材也有类似特性，那么为什么不考虑用随处可见的冰来做风机塔架材料呢？及寒带生长的木材来代替风电设备的结构材料，使用适应恶劣环境的垂直轴风力发电设备，除了极少数必须用到金属的永磁体、电极等部分外，其余部分均可用廉价的耐严寒材料制作（木材、特制冰块等），开发这样的专用风电设备其风力发电站费用就急剧下降，甚至有望降到每千瓦两千元以下。实际上立一块八、九米高的冰柱或冰桁架，在南极地区这个高度上的风能就十分可观，这个高度也足以避开南极暴风来临时冰雪流中翻滚的冰渣、巨大的冰块，保护垂直轴风力发电设备不被冲坏。

实际上有了廉价的高速飞艇，就很容易解决高空风电的发电机载体问题，南极数百米的空中就有极为可观而稳定的风能，很有可能每平方公里达到十万千瓦量级。

有了能源，不应用惯常的思路考虑怎样输送到南美洲工业发达的工业区，而应考虑怎样就地消纳和发展；有没有可能建立冰下城市系统呢？

10、3 冰川温室生态的设想

冰下洞室开凿如果使用开挖土方的机械，那么冰越冷越硬，将冰块一点一点的敲碎可想而知怎样费劲了，其费用甚至超过石方挖掘；我们知道与石块切割挖掘不同，冰的切割比较简单：用电烙铁作为“热刀”就足以轻松地切下冰柱，如果仿照地下隧道开挖的盾构机开发专门的冰洞挖掘机械，头部用专用电加热烙铁切割大直径的冰柱，例如直径三米长度十米的冰柱并将其整体运出作为风机塔架，（也可用于建造大型冰建筑、房屋），安装时用热水代替“水泥”做胶结材料就行，（而不是将其全部挖碎运出），那么掘进速度就很快而且能耗及费用极低。位于冰下数米、数十米或几百米的洞室足以抵御地面的严寒，若再使用廉价的保温材料（静止的干燥空气就是良好的绝热材料，用塑料薄膜分隔阻止干燥空气流动就可形成简单廉价的隔热材料）铺贴在冰壁上足以建造温室，按每平方公里风电得到十万千瓦电力计，采暖指标取每平方30瓦，植物补光灯照明用电指标取每平方20瓦（按1500流明考虑设计），可建冰下温室一百六十万平方（约两千五百亩），哪怕发展设施农业其收入也是否可观；其中靠近地面的第一层另铺设一层透明冰，（透明冰的制作安装是简单技术不再赘述），使日光透过冰层及透明空气薄膜保温层，保证该层温室能尽可能利用太阳光，尤其夏季极昼时期的充足阳光，此层约一百万平米，合计约四千亩；而其下各层温室（一到两层为主）没有阳光直接照明的则以利用风电为主，并加设廉价的高温熔盐储能系统调蓄电能及热能，也采用部分生物质燃料、化石燃料保障能源供给。此外，由于在极寒冷地区所需的主要是热能，因此其他场合无法利用的如高放核废料反而变废为宝成为可利用的最佳能源补给：每吨核废料放热功率13千瓦左右，可保证约四百平米或半亩温室的能源供给，核废料只需简单固化，做好安全防盗措施即可，而且几乎是永久性的能源，并解决令人头疼的核废料存放问题；不过由于核废料数量有限，能使用这一补充供能方式的温室数量仅占极少一部分。

每平方公里投资：风电设备按2000元/千瓦约两个亿，储能系统或火力发电系统按二十万度（每千瓦配两度电能储备，因高空风能很稳定，储能需求小，火力发电获取二氧化碳废气兼作气肥）约一个亿，；专用机械超大规模冰洞开凿、立柱安装按五千万考虑（以风电供应机械动力）；保温材料、采暖灯光电气按每平方150元计约3亿（不需要承受重力的骨架结构材料，因此费用很低），总共约十亿元，得四千亩温室折算为每亩十几万到二十万元左右，与发展设施农业的高档日光温室建造费用基本相同；如果将风电储能系统投资视为电站投资另行计算的话，这样的温室建造费用比温带、寒带地区的温室建造费用低一半以上，仅相当于中国的连栋薄膜大棚，更不用说可作为廉价的房屋使用、地下各层作为超大型优质天然冷库储存各类物资的功能。而这一套生态系统控制其中动植物数量平衡的话，所有元素都可自行循环而不受外界干扰，即可实现生态循环，在冰下自成生态体系，尤其水资源指标不受限制，且挥发到空气中的水分遇冷结成冰而设置回收机构迅速回用，耗水量几乎为零，这是陆地农业所不具备的优势。

可能刚开始开发时总体造价较贵，而且由于风能靠天吃饭的不确定性，需要储备较大数量其它燃料（煤炭、生物质颗粒等）发电用于调蓄，但需要考虑到它能抵抗各种灾难，尤其在外界核污染条件下仍能维持正常生产，这在人类仍然受到核战争威胁的前提下，是对抗核讹诈的利器；虽然建成后不一定用得上来躲避核战争，但不建则必然受到核战争威胁与讹诈！

如果真的有兴趣付诸实施的话，建议将用于外星移民实验的资金改为在条件好很多的北极附近格陵兰冰川先进行实验性开发。

实际上，据此思路，即使短暂夏季温度较高而其余季节寒冷的北加拿大、俄罗斯鲜卑利亚北部、中国西藏羌塘高原（无人区）、美国阿拉斯加、北欧等广阔的寒冷苔原地带，也可一面建造高空风电站或发展风电提供能源，同时在气温初降到零度以下时，以特制的廉价移动（滑动）模具注入水（不论淡水咸水）冷凝结冰，并采用透明冰技术，建造价格极其低廉的“透明冰屋”结构，内部铺设廉价保温隔热材料构成温室，在寒冷季节尤其冬季反而有利于大规模发展这种“冰屋温室”、“水晶宫温室”农业；鉴于寒冷地区风能充足，甚至在短暂夏季气温较高时还可在“透明冰屋”内设置隔热制冷设备阻止冰的融化保证冰屋结构平稳度夏而不必每年重新建造；这样大批原来被认为不宜人类居住的寒冷地区如北欧的北极圈以内、加拿大北部、鲜卑利亚北部、阿拉斯加北部等，由于其夏季温度太低，低到没法产出农产品，只能处于渔猎状态，采用这一技术也可改造为宜居地带乃至粮食丰产区，再加上向沙漠等旱地要耕地，使陆地大农业承载人口极限由约一百亿增长到五百亿以上。

10、4南极冰山问题对策：

在重力作用下南极每年有约一万四千亿立方冰块形成冰山滑入南大洋，巨大的冰山常年漂浮在海上，给南冰洋及南极冰川大陆开发增添又一个令人头疼的障碍；我们觉得不若环绕南极大陆距海岸线一定距离上，用上述挖掘冰川的机械将这一部分冰川分解，并通过高速管道运输系统运往世界各地，这都是优质的饮用水或生活用水；同时使最头痛的南极巨大冰山在形成之前消失。而且这些冰川高度都在上千米，其势能使其分解后进入调运系统的初速度高达上百米而不需另行耗费能量，到达目的地后还可将动能转化为电能，相当于十个三峡电站。

10、5 太空移民暂无必要

冰下温室发展设施农业其产量远超温带地区，南极一千多万平方公里可得温室至少两百亿亩，足以满足两、三百亿人口生存需求，即使真的发生行星撞击、核战争、超级火山爆发等灾难造成气温急剧下降，气温越低冰川越多，冰面上的风能也越多，（冰川风的成因见相关专著），身处冰原也不用担心清洁淡水，调配其中植物、动物比例即可实现生态循环，在冰下自成生态体系，大气中无论是放射性尘埃还是其他因素的变化对这一冰下生态系统几乎没有影响；甚至哪怕集中全球现在所有的核武器轰击南极大陆，也仅能融化1%的冰川而已。

只要大气层还存在，这就足以成为全人类的“末日避难所”，不管大气层中因何种灾难充满尘埃，都难以摧毁冰下生态系统，这一方案比移居外星球或外太空简单多了，而且只要太阳还存在，大气层纵使地球磁场突然消失也不会在数千万年内消亡，人类有足够的时间发展核聚变技术获取能源，届时人类掌握了可控核聚变技术，及大推力核子发动机之类技术制出可用于星际旅行和采矿的宇宙飞船，木星等宇宙中大量存在的气体行星含有大量的氢，哪怕距离地球最近的木星一个星球所含的氘用于核聚变的能量也相当于地球每年从太阳接受能量的三万亿倍，也就是说至少可使用三万亿年，因此即使五十亿年后太阳熄灭也没有太空移民的必要，地球依然可以依靠星际采矿获取核聚变材料等能源维持生存。实际上不用等到太阳熄灭，可能地球的下一个冰河期来临时基于可控核聚变技术的人造太阳就会在地球的各个角落升起。

所以目前来说的相当长一段时间内，没有移居外星球的必要性，人类有至少十亿年时间用于发展可控核聚变技术，因此宇航技术虽然是重要技术，但太空移民技术并非新一轮工业革命的组成部分。

当然这只是在末日避难所问题上探讨新的思路，及打破常规开发目前被认为没有利用可能的新能源并就地消纳的新设想、新思路；而且也只有在南极大量开凿冰下洞窟群，才能发挥其天然冷库利于储存物资的优势，大规模储存、封存海藻、碳物质或其他物资。同样，对于现在被认为无法开发的海洋波浪能开发、海底飘浮城市等设想，也可受其启发和借鉴。

第十一章   跨海调水系统及海洋牧场和水下城市

11、1  海中的高速管道运输网络设想：

可利用的各大江河入海水量非常惊人，例如亚马逊河、刚果河等，巨大水量足以解决全球水资源短缺，同时水中溶解的磷也可回到陆地重新进入循环，但现有技术是无法解决的，必须使用高效流体减阻技术建造高速管道运输系统，才可实现水资源的跨洋调运。单纯为调水而建造巨大的系统投资回收期很长，需要具体分析其经济可行性，因此须结合海洋开发统筹考虑，综合开发包括海洋波浪能、海底矿产（锰结核等）、海洋牧场、海洋运输等等在内的所有产业，不过高速管道运输系统解决了各类物资的大规模运输问题，使海洋中的水下悬浮城市的建立成为可能。

现有海运都是船运，虽说运量大、能耗较低，但因速度慢、航行受气候影响大等多有诟病，海运一直处于衰落，但又无其他方法取代。与一般人预料的相反，若形成海洋运输网络，在海中建造本高速管道运输系统并不比陆上系统更昂贵，因海中系统为无压力系统，不像在陆地上为适应地形高低起伏而需要抵抗因高差产生的流体高压，管材可用廉价的材料例如经防腐蚀处理的竹材、木材等制作；近岸一般敷设在海底，而在深海则以张力腿技术悬浮于海平面下一、两百米左右（此处风平浪静避开恶劣海况）；且海中系统的管道比较平直，其运行速度更容易突破，例如达到一百米每秒，接近直升飞机的速度，理论上不断增加减阻膜片数量甚至可达到高超音速而没有最高速度限制，而其运力更远远超过现有船舶运输系统。

若调水用管道或河道尺寸按高20米、宽200米计算，当速度达到10米/秒时，过流能力为40000方/秒，超出刚果河、长江的流量，或者说年输送量达一万三千亿方；而若速度达到每秒50米，过流能力达到200000方/秒，超出世界第一大河亚马逊河的流量。而其他缺水国家地区就没有中国利用长江入海水量那样得天独厚的条件，例如缺水最严重的中东，虽说波斯湾水体有二十几万亿方，但查看整个印度洋没有几条水量丰富的河流流入，只能考虑从流入大西洋的亚马逊河、刚果河等河流跨洋调配，而且即使将亚马逊河水量全部注入封堵后的波斯湾，也需要三年才能注满；可以慰藉的是死海这一天然蓄水湖经过改造可以蓄积四、五千亿方淡水，足够以色列、巴勒斯坦等中东地区国家之用水；而很多国家地区连大规模储存淡水的大型湖泊也找不到，只能从建好的海洋调水网络中随用随取。由于不少用水区高差较大，如环绕波斯湾的伊朗高原、阿拉伯高原，需配套发展清洁能源提水，例如澳大利亚、环波斯湾、撒哈拉一带国家可发展光伏产业获取提水电能，处于西风带国家地区可发展风电提水。具备农林知识的人都不难理解，有了大量淡水，以种植能源草为先导的修复改良技术，几乎所有旱地甚至包括热带沙漠在内都极有被改造为良田的前景。

11、2  海中的位置固定结构：

当然有一个可能的疑问需要解释清楚，因为像石油钻井平台一类构筑物的海中系泊系统造价很高，【系泊技术所仿照的阿基米德桥、张力腿技术，是指系泊平台或其他物体比水轻得多，浮力远大于重力，为阻止其上浮设一重物块（沉块）沉于海底，用拉索一头拉住沉块，一头拉住管道，就像平日用重物固定氢气球一样】，当海水较浅时可以使用钢索系泊，随着海水深度增加钢索越来越重，出现的问题也越来越多，超过一、两千米以上再使用钢索就不合算了，现有技术是使用超高分子模量的高分子材料，其比重与海水接近而强度远超钢材，但价格极其昂贵。

高速管道运输系统的容重被严格设置为与海水相同，从而不需要抵抗自身重力或不均衡的浮力；也可设置桁架结构作为管道的外骨架以固定管道系统柔性外管，使各段管道连成一个受力总体；巨大跨度的桁架可用竹材、木材等制成，特别是竹子材料；其容重调整到与海水相同，价格低廉又只需做简单防腐处理，每隔一定距离与张力腿平台连结从而固定高速管道系统位置。由于高速管道运输系统的内管系自行产生流体动力作用自动转弯，对轨道要求低，不像钻井平台那样严格要求纹丝不动，因此外管可以是柔性的，张力腿平台可以是简单、柔性的单点系泊。主张采用强度高、比重轻、廉价易取得的竹木材料，尤其是竹子，顺纹抗压强度较高每平方厘米达800公斤，相当于八千米海底压力强度，其顺纹抗拉强度甚至超过了一级钢材而比重在高压下与海水相近，为避开竹材各向异性（其他各向强度较弱）特点，可结合竹集成材技术、竹胶合板技术等对精制竹铣片等的排列、组合、胶合方式精心选择从而设计出可抵抗深水压力的新型竹缆绳、竹拉杆或竹木、竹塑胶合材料等，其外敷胶水甚至就用现有的酚醛树脂或环氧树脂就可满足要求，现有竹胶合板已基本上各向同性，抗压、抗拉强度已达到150兆帕，经过特别改进后在四千米以内海深环境工作应该不会有什么大的问题。这样系泊系统造价减为原来的十分之一到数十分之一，若按每公里一万吨拉力，造价约三千万元。连同高速管道每公里造价控制在一个亿以内。

同样这一系统兼具货运功能，年运货能力轻易突破达百亿吨以上，克服了船运速度慢、受气候影响大的缺陷，可逐步取代世界远洋轮船货运；生产、生活资料可以很方便地配送到遥远海域，现有大尺寸压力容器价格不断降低，可用于设计建造水下悬浮建筑，这样海面下的悬浮居住系统（城市）可大量建成，如海水较浅（例如三、四百米以内的大陆架海域）可采用张力腿定位，如下图所示意：

上述张力腿体系对于需要大规模推广的海洋设施来说造价仍然昂贵，用于重要的超高速管道系统及悬浮海底城市或者可不计成本，但用于普通的大量建造的海洋牧场设施则不应采用这类昂贵的系泊结构，否则成本居高不下使海洋牧场发展受阻；所以我们主张张力腿系统仅少量用于辅助定位，一般大量采用的是如下图所示意的定位系统：

由于海平面表层及附近（0-5米水深）水况复杂，洋流速度往往达到每秒两米以上，水能丰富，因此布置海流或海浪发电系统，但发电系统可以很容易设置随时转为推进器状态，在接到指令后可向指定方向运动；水面下布置自带推进系统的海洋牧场网箱或悬浮房屋、城市，在风浪小的地区可布置在水下两米到五米左右以便使养殖网箱接受阳光，大浪区则布置到波浪影响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视为静止状态，此处布置带有可启闭封板的巨型水箱结构用于定位，水箱尺寸巨大，例如200米×100米×5米，围合水体达十万吨，这样一个巨大静止质量通过拉索与海浪发电系统及网箱系统连接，足以提供定位所需拉力。

当然随着时间推移巨大水箱结构也还是会逐渐有一个与海流方向相同的速度，虽然很小，但也会产生位移，当其达到一定限定值时，打开可启闭封板，里面有一定速度的水流被放出，而打开封板后水箱结构就是上下两层板而已，在水中质量、迎流面积很小因而阻力极小，此时包括发电系统按指令处于推进状态及推进姿势，将巨型水箱结构及海浪发电系统、网箱系统拉回原处，当放下可启闭封板时又是静止的巨大水箱结构，如此周而复始；这样就很轻易解决了海洋中各类设施的定位问题。

包括海洋中的高速管道运输系统两侧均可布置大量此类巨型水箱结构抵消大部分海流冲击荷载，特别重要的管道系统也可自设动力定位装置进行微调抵御所有不均衡荷载，保证严格的位移限定；尤其超高速管道运输系统，例如前面所述速度达到三马赫的高速气浮管道列车，定位要求严格，也只有海洋中才没有转弯半径的限定，转弯半径数千公里不管南大洋还是大西洋、印度洋、太平洋均可满足这一要求，海洋沿岸特设“港口”货物均可超高速到达，速度远超空运而费用却远低于船运，海运业将重新定位。

当然，这是用于较重要结构的定位设施，也适用位于大陆架等浅海区或深层水流速度极小的海域，在深海区尤其墨西哥湾流、西风漂流等强大潮流区这些措施都很昂贵，未来大规模开发后海量存在的海洋牧场大部分实际上并不需要固定于一处，大都可随着洋流漂流，从而节省昂贵的定位设施造价，这将另行讨论。

11、3：海洋中的水下飘浮城市的建立

占地球面积三分之二的海洋目前却无人居住，因为海面不时有风暴等各种恶劣海况，只有造价昂贵的巨型船只才能在风暴中勉强生存下来，而且缺乏淡水、能源等生存物资，靠船舶运输速度极慢，不能满足维持一个城市所需，因此大家宁可设想移居外星球也无法想象大规模移往海中居住，正因为这一瓶颈，所以在科学家们描述下的海洋开发前景诱人，却一直未有大的进展。

然而在海洋中的高速管道运输网络的建立却将突破这些瓶颈的限制，在海平面三十米以下就已经基本上避开了海面暴风雨等恶劣海况的影响，我们设想可潜入水下的房屋群在风暴来到前几个小时下潜并临时定位于水下五十到一百米处，要抵抗深水压力的房屋最好是圆筒结构，充分利用材料的抗压性能，实际上陆地上的大型城市下水管也是按这样的压力设计的，四米直径每米造价大约两千元到四千元，也就是说压力容器或管道式的海中悬浮居住系统的造价甚至远低于陆地房屋的造价，因为水中悬浮房屋不需要抗震，因此更廉价、更易于成批建造。

水下房屋群设计为容重略低于水，例如浮力与重力的比例为10:9，靠拉索与张力腿平台相连固定于水下，在风暴较少的区域，平时房屋可升出海面，工作生活与水上人家没有什么大的区别，只是在暴风来临时再通过张力腿平台拉索收紧张拉潜入水下五十米以下以躲避风浪袭击，通过通风系统从海面收集空气或使用生产的氧气。至于交通，可使用高效流体减阻技术设计出来的高速太阳能飞艇、高速潜艇等，也可部分使用船舶。请注意作为交通骨干网络的可以是时速数千公里的高速气浮管道列车系统，其交通便利超过飞机航线。

请注意这一海洋生态系统在海平面以下数十乃至上百米深处，对表层海水来说是相对封闭的，也就是相对独立的，不受大气层中各类灾害的影响，与南极冰川城市、天空漂浮城市一样有“末日避难所”的功能。

11、4：  海洋波浪能开发及远距离能量输送、设施养殖业：

按世界能源组织统计现有技术可利用的波浪能约二十五亿千瓦，但这是指靠近岸边的海区，因为现有波浪发电技术仍按陆地思路来设想，要抵抗海面暴风等恶劣海况，通过大量复杂机构收集密度较低而分散的能流，再通过复杂机构将其转为电能，并调整电压通过昂贵的海底电缆送往陆地，每一个环节都造成巨大成本增加，而且远海机械维护等都很不方便，这就造成波浪能发电成本居高不下而难以推广，而且现有技术也未考虑到深海区建立水下操作基地。

11、4：海洋波浪能及热能的远距离输送

西风带波浪能潜力巨大，尤其南极附近的南冰洋，每平方公里二十万千瓦以上，这些电能不能输往陆地，还是与开发南极风电一样的新思路：就地消纳发展新的产业。

而且在南极冰山被分割运往陆地消费后，南大洋不再有低温冰山降低海水温度，海水温度将增高，而南大洋哪怕水温增加一度，其中包含抗冻基因的生物量将成倍增加，利于大规模设施养殖业发展。而经过南大洋的各类高速管道运输系统也往往带来热带、温带的热量，例如海洋中的高速气浮管道列车系统其管道外侧部分可设为两公里宽，十米厚，当平均速度为每秒40米时流量达80万方每秒，是亚马孙河流量的四倍，调运亚马孙河的管道也不需这么大，其余部分可抽调热带高温海水运往南大洋，并设类似于涡轮增压设备回收能量交换南大洋的冰冷海水，这样的人造“墨西哥湾暖流”将使南大洋水温及周边陆地气温大幅度上升，当然这些人造暖流必须严格控制在低纬度地区，尤其注意避免造成南极冰原的融化。而在日本北部及库页岛包括朝鲜、中国东北这一类地区，温暖的热带海水将大幅度提高其夏秋季尤其冬季气温。

11、5：建立海洋牧场发展种养殖业的设想

现有深海养殖工船与船舶相似，而船舶为了抵抗海面恶劣气候而建造费用巨大，因此发展阻力巨大，至今没有多少艘外海养殖工船；实际上不难判断如果有条件把养殖笼（浮筏）固定于水下，就可大幅降低造价，也就具备经济可行性；实践中还会发现用于固定位置的设计会大幅增加费用，改为随海流漂浮则迅速把费用降下来，当然漂流路线的设置和控制及其他相应设计需另行考虑。

11、5、1：固定位置的海洋牧场

海水养殖大家习惯在固定位置布置养殖网箱，目前都局限于近海靠陆地一端，尤其潮间带位置，要大规模扩大养殖规模就必须走向深海；在广大的浅海大陆架等深度在数百米不等的海域，其设施养殖网箱只设一层直接利用天然阳光的巨大海洋牧场，其上设置一层透明薄膜，既可利用海面阳光，又可阻止表层高温不洁净海水进入，夏季气温较高时可选择从深海抽取营养丰富的深层冰冷海水混合冷却表层海水温度，使其达到最佳养殖温度。网箱下部数十米设置巨型水箱结构用于固定位置，上部设置前述廉价的新型波浪能发电及消波设备，养殖网箱也都用廉价的竹木桁架连成整体增强抗风浪能力，平时布置在离海面五米到十米左右避开波浪影响，并可在大风大浪来临时下沉到海面下五十到一百米躲避巨浪。也可在可利用阳光的表层养殖海藻，下部则养殖鲍鱼、海参等海鲜鱼类，或利用其他能源为补充（例如波浪能丰富地区输送过来的电力），多层养殖网箱分别饲养海藻类、海鱼类经济动植物。

其经济测算（单层网箱）就是每亩约六～十万元（含电气设施及其上的海浪发电及消波系统、深海水抽取系统、定位用的张力腿结构或巨型水箱结构等），海藻养殖层之下更可结合鲍鱼、海参等海鲜养殖；简单测算后可发现回收期很短，以每亩年产干海带三吨计算，八到十年内收回投资。

当然，每一个海洋农牧场附近都必须有高速管道输送系统及沿此系统布设的水下悬浮城市，如同陆地开发必须修建公路一样，这些基础设施连同海产品的收集运输设备都另行计入公共开发费用。

但这类浅海区只占海洋面积的8%，温度等养殖条件合适的区域更少，其他海区大量面积开发不适用此方法。

11、5、2：随水漂流的海洋牧场

海洋牧场设施关键在于造价能否大幅度降低，而且大规模开发比较合适，固定位置的海洋牧场每亩六到十万元设备投资仍然很高，投资回收期太长；主要在于定位用张力腿及水箱结构增加较多造价，实际上我们可取消定位水箱，由于前文所述的新型廉价波浪能发电设备也可兼作推进动力，就使整套设备成为自带低速动力可以上下潜浮类似低速潜艇的结构并随水漂流，从而大幅度降低网箱设施造价至每亩两万元左右，三、四年就可收回投资，而海洋牧场随着预先设定的路线漂流几个月就可操控进入指定地点进行收获作业。

这样的开发一般都是超大规模的开发，例如整个日本海、南海、珊瑚海区域制定整体开发计划，预先结合洋流等水文情况设定长达数千公里的漂浮路线并在相应部位布置配套的水下基地或城市及高速管道运输系统，（现有海运路线也稍作调整避免互相干扰）；而伴随在漂流海洋牧场中用于监管、维护的各类生活工作设施也随水漂流，对内交通可依赖生活工作设施间的高速管道运输系统解决，对外交通则可依赖新型高速飞艇、高速舰船包括高速潜艇等解决。

整套网箱系统构成非常简单明了，不论是结构简单的养殖网箱还是不露出水面的发电设备、驱动设备，或向水中增氧（或二氧化碳）鼓气的装置，并无技术瓶颈，价格也较低廉；由于在深海远海，结构自带动力装置及抽取深层海水设备，及向水中增氧鼓气都需要动力，因此能量补充尤为重要，随海域位置不同而设置相应的发电设备，能流密度较低的海洋能源输送往陆地不具备经济可行性，供漂流设施就地利用和消纳是最佳利用方式。

在温带、西风带等处以波浪能发电为主，采用的波浪能设备就是能把微小能量收集并集中起来的集、蓄能发电系统：以大量较小的水轮转子或感受压力变化的囊袋作为能量捕获器，通过活塞泵、柱塞泵或其他液压泵等简单而不易出故障的转化装置将波浪能转化为集中的液压能，把低势位蓄水箱的水通过管网加压并储存在高势位蓄水箱，集中地接入发电机产生稳定的电能；而与叶轮、囊袋连接的管网的管道兼做支撑桁架结构的杆件，并与网箱结构综合设计，形成稳定、廉价的系统，省却了大部分变速齿轮箱、蓄电池、逆变器等。其动力输出可直接连接深层海水泵或动力装置，也可通过电能转换，多余电力也用于增加网箱照明。

在南北纬20度以内的巨大热带海区显然温差发电是最合适的：受太阳能加热的表层海水（25℃～28℃）作高温热源，而以200米～500米深处的海水（4℃～7℃）作低温热源，用氨为工质的热机组成的热力循环系统进行发电或直接提供动力源，而低温热源抽取的海水同时送往养殖网箱，既提供深层海水营养，又降低网箱水温。当然也可同时布设少量波浪能发电设备辅助供电。

其中的关键是海面下两百米以下营养丰富的冰冷深层海水的抽取，不但免却施肥作业，且冰冷海水也可减低表层海水温度，在热带海面还结合了温差发电所需深层海水抽取；采用阻力很小的高速管道输送系统就可使抽取量成倍增加，并采用涡轮增压类设计回收高速水流能量，由于大量冰冷深层海水降温，这样甚至在热带洋面哪怕纬度20度以内海区也能养殖冷水性海带及鱼类。而且由于大量营养丰富的深层海水上浮，使得浮游生物量大幅度增加，相应地使以此为食物的鱼类等海洋生物大量增加，这与世界各大渔场形成是一样的道理，同时它也是巨大的漂浮鱼礁，并提供部分藻类底栖物，将彻底改善漂流流经区域海洋生态，使鱼类资源极大丰富。

大陆架等浅海区只占8%左右，其余都是深海区，而近两亿平方公里海域即使按单层网箱每亩三吨干物质其海藻生产潜力高达近万亿吨，或按料肉比1：30也相当于三百亿吨鲍鱼肉类，这还没包括浮游生物增加导致的渔业资源的增量，远超当今粮食产量（25亿吨）及肉食产量（2亿吨）的数十、上百倍，也足以满足未来数百年内人类粮食生产需要。实际上只要1%的海面设置漂流海洋牧场，就足以满足当前人类粮食及肉类食品需求。

11、5、3：巨浪区能源输送和水下多层网箱设施养殖

我们知道西风带等处有巨大的波浪能，若能将这些转化为电能输送到热带、温带海洋，用于给该地的多层设施养殖网箱系统供电，既能利用波浪能又可避开南大洋恶劣养殖环境；我们应注意到高速管道运输系统中对在其中高速运行的内管系统的阻力及能量损耗极小，若增加减阻膜片数目则哪怕运行上千公里用于维持内管速度的能耗不到总能量的千分之五（计算过程略），不但低于石油管道输送能耗（1%左右），甚至远低于高压电输送的电能损耗，因此它可兼作能量转输系统，相当于一个巨大的引流发电管道，例如在西风带巨浪区利用能量收集设备把波浪能转化为液压能（不发电），并压入管道系统内，使内管及所包容的液体（海水或淡水等）速度加快转化为动能，整个系统成为类似于飞轮的动能储能结构，到达目的地后释放内管中的高速水流并导入相应的低水头发电设备中发电。

若有这些能源可供利用而在浅海区固定海洋牧场采用多层网箱养殖，则下部网箱采用植物生长灯提供光源照明，按海藻最佳生长光照1000流明亮度设计每平方分配LED灯光功率15瓦；布设管道抽取营养丰富的深层海水，深层海水温度为1到4度，是海带等冷水性海藻较好的生长温度；1000米以下的海水营养盐丰富，可免去施肥作业；还可使用通过高速管道运来的纯二氧化碳（钢瓶装干冰、液体二氧化碳或其他诸如碳酸氢钠等化合物形式），这些二氧化碳就是通过我们现在正在热议的碳收集技术收集而来，不同的是现在的专家主张将其埋入海底或地下实现碳封存，而我们主张作为气肥用于海洋养殖转化为粮食、燃料等碳水化合物储存，当海带、海藻养殖业发展起来后，二氧化碳需求将极为旺盛，随着二氧化碳市场收购价格不断上涨，可以预见碳收集产业自然会迅速发展。

假定每平方公里获取十万千瓦电力计，可提供666.7万平方米（即一万亩）养殖面积的光源用电，或者可保证相当于近七平方公里的养殖面积，由于采用人工照明，因此可以采取多层养殖的方法，这与陆地农作物有点区别。当然，为巡视、自动化操作方便，没必要整个海域满铺六、七层养殖筏、养殖网箱，可以方便原则例如沿着高速管道两侧各铺一百米左右，共铺设三十多层，每隔一米一层，或者说是宽两百米、高三十多米共三十五层网格的立体养殖网箱，并进行自动化设计。

关键在于西风带等地能输出多少电能，远景预测有一万亿千瓦，即可供一千万平方公里用电，则海藻年生产能力远景可达到三千亿吨，或海鲜类肉食生产能力每年一百亿吨。

由于投资非常巨大，因此应综合开发，单纯发展海洋牧场或海底管道货运、调水等投资回收期很长,但一旦收回投资，其后每年都会带来巨额收益。这与一百多年前各国政府面对当时的新鲜事物且同样投资巨大的铁路、公路等是一样的问题，而第一次、第二次工业革命最主要的固定资产投资就是火车、汽车、轮船、飞机发展所需铁路、公路、港口、桥梁等的建设带来了延续至今的经济繁荣。

或者会有人认为巨浪区应该就地利用波浪能，进行多层网箱设施养殖等，到底哪种开发方案更实际，有待于实践中探讨和验证。

11、4、4：碳物质封存与空气中二氧化碳含量减少

解决南极运输不能只靠可在暴风中起降的高速飞艇或破冰船舶，可设高速悬浮管道运输系统从阿根廷南端入海，在彻底解决南极冰山问题前为避开该区域夏季经常出现的大型漂流冰山可设于德雷克里海峡一千米深处，千米深度再遭遇大型冰山的几率就足够小了，穿越海峡后在南极半岛西侧登陆，极地东风作用下漂流冰山都被挡在南极半岛东侧；利用高速管道运输系统的巨大运能运输进出南极内陆的物资。当运往南极的海藻之类碳水化合物或二氧化碳封存量达到六千亿吨时，大气中的二氧化碳就会恢复到工业革命前的水平；如果海带、海藻产业迅速发展，作为能源、粮食储存的产量远大于现有现有能源消耗量的话，甚至可以照常使用化石燃料而不用担心空气中二氧化碳含量的增加；不过我们主张立即封存化石燃料，这些化石能源应用在将来出现不可预测的灾难时全人类救急度过难关时所需。

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