人类工业文明将可以持续多久？

      随着时代的进步，在中国快中子反应堆（快堆）和钍基熔盐堆即将成为主要的电力来源。快堆和钍熔盐堆分别以铀238和钍为燃料。一公斤钍燃料完全燃烧的燃烧值差不多相当于3500吨煤炭；1公斤铀燃烧值相当于2500吨煤炭。2012年全年的化石燃料消耗总量相当于差不多240亿吨原煤。（2012年世界消耗煤炭78.6亿吨，相当于全年能源消耗总量的30%左右。能源消耗总量减去5.5%的核能和6.6%的水能等可再生能源。）这样在钍熔盐堆、快堆推广之后，每年消耗9千吨钍、铀燃料差不多就相当于目前一年的化石燃料的消耗量。
    据联合国统计资料。世界上陆地可经济开采铀储量为710万吨。钍矿储量大约是铀储量的3-4倍。地球上绝大多数铀矿都是低品位、超低品位矿石。可是红皮书所公布的储量仅仅是在目前条件下可经济开采或者潜在可经济开采储量。但是对燃料价格并不敏感的快堆的诞生让我们有了使用和开采那些数量庞大的低品位超低品位矿石的可能（即使燃料成本上涨20倍，快堆发电成本也仅仅上涨5%）。这些低品位矿石远比高品位矿石储量要多很多，单单一个石料厂的C类石材就有很多亿吨(比如说南非某石料厂)。这也是我对陆地铀、钍矿石储量乐观的原因。
除此之外海洋中还存在大约50亿吨铀元素。
如此之多量的裂变燃料，让人在至少在万年以内是不愁燃料来源问题的。

至少也要持续到可增值的核裂变燃料耗尽之后，大约50万年以上吧。
要是人类50万年都搞不定核聚变，人类现在就可以集团上吊了

就目前趋势来看，氘氚肯定能搞定。而氘氚搞定了，氘氘也不是啥特别难的事情，不过提高一个数量级而已。

氕氕神马的不好说，至少也要核催化剂技术才有可能搞定，这需要的科技树该怎么点还不知道呢

还有一种可能，微黑洞霍金辐射发动机，百分百质能转换

就目前趋势来看，氘氚肯定能搞定。而氘氚搞定了，氘氘也不是啥特别难的事情，不过提高一个数量级而已。
如果氘氘聚变能搞定，人类文明可以往远离恒星的深空发展

不能。氘氘聚变虽然牛比，但和远离恒星需要的能量相比，仍然是不够用的。

推动世代飞船需要天量的聚变燃料。

所谓能够满足人类需求几十亿年，那是在现有能源需求的前提下。

要搞恒星际旅行，能量需求马上高出几个数量级，几十亿年很快就会变为……厄……几十年……

搞定氘氘聚变，也就是能在太阳系里面晃悠晃悠。

幽冥火舞 发表于 2014-11-18 16:36
如果氘氘聚变能搞定，人类文明可以往远离恒星的深空发展

不能。氘氘聚变虽然牛比，但和远离恒星需要的能量相比，仍然是不够用的。

推动世代飞船需要天量的聚变燃料。

所谓能够满足人类需求几十亿年，那是在现有能源需求的前提下。

要搞恒星际旅行，能量需求马上高出几个数量级，几十亿年很快就会变为……厄……几十年……

搞定氘氘聚变，也就是能在太阳系里面晃悠晃悠。

不能。氘氘聚变虽然牛比，但和远离恒星需要的能量相比，仍然是不够用的。

推动世代飞船需要天量的聚 ...
听说过星际冲压发动机也叫巴萨德冲压发动机(Bussard Ramjet)吗？

可以吸入空间中的氘原子进行聚变为宇航提供动力

除使用光帆外，任何飞船都需要携带大量燃料，并浪费许多能量来运送这些燃料。光帆虽然解决了这个问题，但却缺乏灵活性，难以进行随意的加速减速和轨道调整。而使用星际冲压发动机的飞船可以不牺牲灵活性而解决燃料携带方面的问题。因为核聚变的燃料氢在星际空间中到处都是，只要在飞行的途中把它们搜集起来送进反应炉中就可以了。

加速到能够启动星际冲压发动机那一段，这燃料需求已经够全人类能源破产了。

如果只是探测器啥的还好说，如果是世代飞船或者世界舰级别，那质量是以至少十亿吨为单位，也就需要同量级的聚变燃料伺候着，还只够一次加速。

地球上氘储量多少来着？ 可得省着用啊！一千艘飞船出去，地球就破产了……

另外星际空间大量的都是氕，不是氘，氘含量极低，即便用冲压发动机，除非你能搞定氕-氕聚变，否则还是没戏。

幽冥火舞 发表于 2014-11-18 17:31
听说过星际冲压发动机也叫巴萨德冲压发动机(Bussard Ramjet)吗？

可以吸入空间中的氘原子进行聚变为宇 ...

加速到能够启动星际冲压发动机那一段，这燃料需求已经够全人类能源破产了。

如果只是探测器啥的还好说，如果是世代飞船或者世界舰级别，那质量是以至少十亿吨为单位，也就需要同量级的聚变燃料伺候着，还只够一次加速。

地球上氘储量多少来着？ 可得省着用啊！一千艘飞船出去，地球就破产了……

另外星际空间大量的都是氕，不是氘，氘含量极低，即便用冲压发动机，除非你能搞定氕-氕聚变，否则还是没戏。

加速到能够启动星际冲压发动机那一段，这燃料需求已经够全人类能源破产了。

如果只是探测器啥的还好 ...
到时候人类恐怕都可以用木星和海王星上面的核聚变燃料了。人类永远依赖地球资源吗？

幽冥火舞 发表于 2014-11-18 18:01
到时候人类恐怕都可以用木星和海王星上面的核聚变燃料了。人类永远依赖地球资源吗？
木星什么资源的比地球是多几个数量级，但不足以支撑随意的恒星际旅行。

想想吧，现在地球上各种航班啥运行密度？船舶飞机有多少？

如果到随意恒星际旅行的地步，那恒星际飞行一年不出发个几百班次？那么即便加上木星土星天王星海王星，也就是够几十年得瑟的……

地球也许会万古长存，但地球目前的环境能持续多久就难说了。当地球磁场发生变化，地球表面温度发生变化，地核发生变化……，都可能对人类产生灾难性后果。如果再考虑环境污染，核战争，生化危机等因素，留给人类发展的时间天知道会有多久。

地球也许会万古长存，但地球目前的环境能持续多久就难说了。当地球磁场发生变化，地球表面温度发生变化，地核发生变化……，都可能对人类产生灾难性后果。如果再考虑环境污染，核战争，生化危机等因素，留给人类发展的时间天知道会有多久。

地球也许会万古长存，但地球目前的环境能持续多久就谁说了。当地球磁场发生变化，地球表面温度发生变化，地 ...
地球是人类的摇篮，人类不可能永远生活在自己的摇篮里面

地球是人类的摇篮，人类不可能永远生活在自己的摇篮里面
跑啊，你到是跑出这个摇篮啊。哪怕只是能路到火星上，我也把你当成神供起来。

sarchiel 发表于 2014-11-18 18:10
木星什么资源的比地球是多几个数量级，但不足以支撑随意的恒星际旅行。

想想吧，现在地球上各种航班啥 ...
关于宇宙航行我有一个长久以来的设想，那就是利用太阳附近太阳风中的氦3资源。

  
开发宇宙的第一步：向着太阳冲锋

     人类很渺小，宇宙很大。即使到半人马座的比邻星也要4.2光年的距离。为了到达如此之远的地区，人类必须要让自己的飞船达到一个极高的速度。否则几万年内你都到不了太阳的邻居——比邻星。

     根据动能的计算公式：1/2MVV。人类要想达到如此之高的速度（比如说1/10光速）所需要的能源物质是天量的，这也是为什么科幻小说里面的太空船动辄达到数千万吨到数亿吨的庞大质量。尽管有自行收集宇宙中散在分布的聚变燃料的聚变冲压飞船，但是宇宙中氢元素是如此之稀薄，以至于每立方厘米只有一个质子。为了收集到足以维持推进的物质，聚变冲压不得不以6%光速前进。为了达到6%光速，宇宙飞船还是需要大量的燃料。这样即使是不需要携带全部燃料的聚变冲压飞船也是个庞然大物。

     幸而人类附近就有一个免费的核聚变燃料发送中心——太阳！我们伟大的太阳常年以太阳风的形式向外太空无私的发送珍贵的聚变燃料——氦3。但是即使氦3太阳也不是敞开供应，而是限量供应的。据说太阳风的物质构成与日面层相同，其中73%是氢元素，25%是氦元素，而我们最需要的氦3只占氦元素总量的万分之五（根据不同的数据来源，具体数值可能不同）。如此至少的氦3简直难以大规模利用。要知道地球附近的太阳风粒子密度只有每立方厘米数十个。

     问题似乎陷入了死胡同，人类无法利用如此之稀薄的太阳风。但是上帝并没有把人类追求高速度的路堵死。太阳风作为一种物质流，其发散远比阳光的发散大的多。也就是说在更接近太阳的地方，我们完全可以得到密度高于地球附近几个数量级的太阳风！未来一旦我们掌握了可控氘-氦3聚变，一旦我们突破了聚变冲压发动机的所有工程难题，我们完全可以让自己的飞船飞到接近太阳的地方以更有效的利用那里的氦三资源。下面我就为大家设想一下未来人类发射第一艘亚光速飞船的情景：

     2492年，这一年又是太阳风活动的高峰年。科学家预测大约数周后太阳就会爆发数个威力庞大的太阳风暴。为了不错过这个好机会人类发射了自己的第一艘亚光速飞船——后羿号。

     作为人类科技的结晶，后羿号总重50万吨，其中48.5万吨是携带的聚变燃料——氘。其余是结构重量和一台能够实现氘-氦3聚变和氘氘聚变的聚变冲压发动机。它搭载有包括一名船长在内的12名航天员，它将驶往太阳的近临——比邻星。

     从月球航天站升空后，飞船依靠氘和自带的少量氦3达到了每秒50公里的速度。很快这艘太空船迎着太阳风张开了自己的2万平方公里的巨大磁场。迎面的太阳风是一个强烈的扰动风，速度高达每秒1000公里，粒子密度达到每立方厘米50个，其中飞船所需要的氦3占万分之一。

     由于质量和电荷不同，飞船磁场所收集到的太阳风粒子有不同的轨道。飞船把其中的氦3输送到燃烧室，与自身携带的氘相反应。在10亿度的高温下氘与氦3相反应，成为一个氦四和一个质子。反应产物作为飞船工质喷出，产生的能量则用于维持磁场和加热收集到的太阳风物质，这些太阳风物质也将作为工质向飞船后方喷射。很快飞船尾部亮起了一道耀眼的白光，这是飞船在向后喷出工质，其中的质子速度高达1/10光速。

   由于地球附近太阳风中的核燃料很稀薄，飞船的加速度很慢，只有大约10mm每秒。但是随着离太阳越近，太阳风物质的浓度也越来越高；随着飞船速度的提高，飞船收集氦3 的效率也在提高。在飞船到达金星轨道的时候飞船的加速度达到了1米每秒，在飞船达到水星轨道的时候加速度达到了15米每秒。

     “马上就是考验我们的时候了。”在飞船的加速度达到30米美秒的时候，飞船船长王翔宇说道：“大家进入深海状态！”

    很快一船12人全身都浸泡在了粘稠的液体里，在深海状态下，人可以承受高达500g的加速度。在距离太阳仅仅1.5千万里的时候，飞船外面的太阳风的密度已经达到了每立方厘米1万个的水平，这时飞船的速度已经达到了每秒2000公里，飞船外太阳风的速度则达到了1500公里每秒。

    面对舷窗外高速喷来的浓稠的太阳风大副刘晓莉说道：“我们就像风中的一片叶子，正在随风飘舞。”

    轮机长徐小明说道：“放心吧，那点速度比起我们以最高1/10光速喷出的工质来说不算什么。”

    在距离太阳只有1.5千万公里的地方，太阳已经不再是个小球，再往前行驶飞船或许会在太阳表面坠毁。开启侧喷管，让飞船绕行。

    随着离太阳越来越近，太阳磁场的影响也越来越大，飞船的前进路线不再是一条直线，而是一条稍向太阳弯曲的弧线。在离太阳大约7百万公里的地方，外面的太阳风离子密度达到了恐怖的每立方厘米5万个的水平。在飞船的高速收集下，巨量的氦3被吸入聚变冲压发动机，然后转化成了能源和带电离子，再以最高达到1/10光速喷出。随着飞船动力的提示，飞船的加速度达到了恐怖的250g。

    虽然靠聚变维持的飞船磁场屏蔽着太阳风粒子，但是离太阳过近导致巨大的光、热辐射还是倾泻在飞船表面。飞船表面的钨合金预蒸发层在以可见的速度蒸发着。随着核反应的进行飞船携带的氘燃料也在不断的减少中，这时飞船的总重已经从出发时的50万吨减少到了25万吨。

     “让空燃料箱的智能蒙皮覆盖飞船表面”，王祥宇船长下令。

    在太阳巨大的磁场作用下飞船沿着一条弧形路线坠向太阳，飞船的表层不断被极高的热量所蒸发。从远处看，后羿号飞船就像一颗金属的彗星，拖着长长的彗尾坠向太阳。这时飞船的速度已经达到了1万公里每秒。

    “启动备用燃料吧，我们是时候改出螺旋形轨道了。”徐小明说道。

    在距离太阳表面只有4百万公里的地方，极高的热量让一飞船船首的蒙皮已经薄弱到了危险的程度，那里几乎每分钟都要蒸发掉1mm的钨合金。

    “继续智能蒙皮覆盖”王船长说道。

     在距离太阳表面只有380万公里的地方飞船的加速度已经达到了350g，这时飞船的速度达到了1.5万公里每秒。这时一道巨大的扰动太阳风正把自己的四叶草形的尾部呈现给飞船上的船员们。壮丽的景象就好像日冕层腾空而起！！

     “等的就是它！”王船长豪迈的说道。随即轮机长徐小明按下了冲压发动机的加力按钮。飞船携带的氦3和氘以每秒近10吨的速度冲入反应堆。紧接着每秒10吨重的带电粒子作为工质和吸入的等离子态气体一起高速喷出！飞船的加速度瞬间达到了530g！！尽管处于深海状态，但是大多数船员还是立即晕了过去。

      在飞船聚变冲压发动机超负荷的工作下，飞船终于该出了坠向太阳的死亡轨道。当刘晓莉醒来的时候，他发现王船长依然站立在工作岗位上，眼睛、嘴角、鼻孔、耳朵都向外渗着血，就像一尊修罗！

      进入远离太阳的轨道之后飞船的加速度开始下降。为了获得更高的速度，后羿号飞船把磁场增加到了5万平方公里的最大面积。这时耗尽了大多数燃料的后羿号已经减小到了3万吨。从远处看去，后羿号就像个倒扣的伞，在壮丽的太阳风中穿行。如果从地球上开，人们会发现一个拖着比中子星还明亮的尾巴的倒扣的小碟子紧紧依偎着太阳。

      在后羿号最终离开这道太阳风的时候，飞船达到了2万公里每秒的惊人高速！至此人类的第一艘亚光速飞船“后羿号”正式启程，在途中冲压飞船将靠收集星际间的核燃料——氘缓慢加速。并继续加速到0.15倍光速，42年后后羿号将抵达比邻星！

      以上就是人类的第一艘亚光速飞船——后羿号的史诗般的旅程的第一段。


http://lt.cjdby.net/thread-1741002-1-1.html

太阳风氦3粒子，氘粒子密度都是多少？

如果要收集，最好的方法是什么？恐怕是在地球磁层里收集最好，地球磁场有足够的捕获面积，可以大大降低收集装置的要求。

阴暗面 发表于 2014-11-18 19:55
关于宇宙航行我有一个长久以来的设想，那就是利用太阳附近太阳风中的氦3资源。

太阳风氦3粒子，氘粒子密度都是多少？

如果要收集，最好的方法是什么？恐怕是在地球磁层里收集最好，地球磁场有足够的捕获面积，可以大大降低收集装置的要求。

地球轨道附近的太阳风粒子密度达到每立方厘米50个左右，其中飞船所需要的氦3占万分之一。离太阳越近，氦3的密度呈几何数量级增长。

sarchiel 发表于 2014-11-18 20:02
太阳风氦3粒子，氘粒子密度都是多少？

如果要收集，最好的方法是什么？恐怕是在地球磁层里收集最好 ...

地球轨道附近的太阳风粒子密度达到每立方厘米50个左右，其中飞船所需要的氦3占万分之一。离太阳越近，氦3的密度呈几何数量级增长。

阴暗面 发表于 2014-11-18 19:55
关于宇宙航行我有一个长久以来的设想，那就是利用太阳附近太阳风中的氦3资源。
查了一下，“大约800 kg/s的物质被以太阳风的形式从太阳逃逸”

800公斤/秒，地球能够收集的也就是20亿分之一，全地球每秒0.00004克，真心很低。虽然地球磁层比地球的尺寸大，但是考虑捕获效率，也顶多就这个数。

一昼夜3克，一年1千克的收集量而已……这还不算氦3的比例……

当然如果能够在临近太阳的空间进行磁场收集，也许还可以接受……

sarchiel 发表于 2014-11-18 20:13
查了一下，“大约800 kg/s的物质被以太阳风的形式从太阳逃逸”

800公斤/秒，地球能够收集的也就是20亿 ...
扰动太阳风的粒子密度远高于平静太阳风。我设想的就是到距离太阳尽可能近的地方利用扰动太阳风，甚至是深入太阳磁场获取聚变燃料。然后利用巨大的速度逃逸

太阳风有两种：一种持续不断地辐射出来，速度较小，粒子含量也较少，被称为“持续太阳风”；另一种是在太阳活动时辐射出来，速度较大，粒子含量也较多，这种太阳风被称为“扰动太阳风”。

阴暗面 发表于 2014-11-18 20:20
扰动太阳风的粒子密度远高于平静太阳风。我设想的就是到距离太阳尽可能近的地方利用扰动太阳风，甚至是深 ...

深入百万度的日珥么？
能不被蒸发就算你本事
密度问题倒是可以解决，可材料问题又怎么解决？

sarchiel 发表于 2014-11-18 20:35
深入百万度的日珥么？
能不被蒸发就算你本事
密度问题倒是可以解决，可材料问题又怎么 ...
我的设想本来就是设想500年后的事情，所以在材料上你可以展开一下自己的想象，比如说用简并态物质或者其它高级材料制造飞船的外壳

有简并态物质就不用收集氘和氦3了，妥妥的氕氕聚变核催化剂

只要能做出碳氮氧组成的简并态物质，再加个合适的温度，轻松实现碳氮氧循环氕氕聚变

阴暗面 发表于 2014-11-18 20:44
我的设想本来就是设想500年后的事情，所以在材料上你可以展开一下自己的想象，比如说用简并态物质或者其 ...

有简并态物质就不用收集氘和氦3了，妥妥的氕氕聚变核催化剂

只要能做出碳氮氧组成的简并态物质，再加个合适的温度，轻松实现碳氮氧循环氕氕聚变

不管怎么说毕竟是在设想500年后的事情，总得给一点想象空间吧，齐奥尔科夫斯基在设想载人宇宙飞行的时候解决了所有的技术问题吗？

sarchiel 发表于 2014-11-18 20:47
有简并态物质就不用收集氘和氦3了，妥妥的氕氕聚变核催化剂

只要能做出碳氮氧组成的简并态物 ...

不管怎么说毕竟是在设想500年后的事情，总得给一点想象空间吧，齐奥尔科夫斯基在设想载人宇宙飞行的时候解决了所有的技术问题吗？

即使是日冕层也应该有密度、温度和压力变化，可以在密度和温度相对较低处既日冕层的外围掠过这样难度相对较小

sarchiel 发表于 2014-11-18 20:35
深入百万度的日珥么？
能不被蒸发就算你本事
密度问题倒是可以解决，可材料问题又怎么 ...

即使是日冕层也应该有密度、温度和压力变化，可以在密度和温度相对较低处既日冕层的外围掠过这样难度相对较小

其实如果用托卡马克的技术作基础，也未必不能做出来能够在太阳附近工作的收集器。

需要的技术是极高反照率物质外壳，向阳面主动冷却，背阴面辐射强制散热。

收集器整体包裹于强磁场中，外加等离子环流扩张磁场收集面积，和太阳磁场重联，直接从抛射物质流中收集物质，有可能做到。

如果工作轨道在750万公里，1/20日地距离，则热流应该是地球轨道的400倍，向阳面反照率要几乎100%

阴暗面 发表于 2014-11-18 21:17
即使是日冕层也应该有密度、温度和压力变化，可以在密度和温度相对较低处既日冕层的外围掠过这样难度相 ...

其实如果用托卡马克的技术作基础，也未必不能做出来能够在太阳附近工作的收集器。

需要的技术是极高反照率物质外壳，向阳面主动冷却，背阴面辐射强制散热。

收集器整体包裹于强磁场中，外加等离子环流扩张磁场收集面积，和太阳磁场重联，直接从抛射物质流中收集物质，有可能做到。

如果工作轨道在750万公里，1/20日地距离，则热流应该是地球轨道的400倍，向阳面反照率要几乎100%

sarchiel 发表于 2014-11-18 22:00
其实如果用托卡马克的技术作基础，也未必不能做出来能够在太阳附近工作的收集器。

需要的技术是极高 ...
星际冲压发动机的设计思想就是收集器包裹在强磁场中。以强磁场收集聚变燃料

李楠01 发表于 2014-11-18 18:45
地球也许会万古长存，但地球目前的环境能持续多久就难说了。当地球磁场发生变化，地球表面温度发生变化，地 ...
你觉得人类距离“地球磁场发生变化、核战争、生化危机”还有多远？

秦始皇会担心我们没有木炭取暖吗？

其实我觉得增值堆科技和可控聚变科技不存在矛盾

你觉得人类距离“地球磁场发生变化、核战争、生化危机”还有多远？
不知道。前几天和几个熊孩子吃火锅，有个家伙提出了个地热来自核聚变的想法，被评为最有创意奖，免了他的份子钱。具体说他认为地核存在一个以氕一氧聚变产生氯，钠和少量镁的过程。简单说水通过某些通道进入地心，部分发生聚变反应，产生热量维持地球磁场，聚变产物氯，钠，镁重新回到地面。做为理论是远远不够的，充份子钱刚好。如果这种情况成立，地球磁场也许还能稳定个几万年，可核战争，超级病毒就不可预测了。

看来整个21世纪里，人类都无法做到星际旅行了。

看来整个21世纪里，人类都无法做到星际旅行了。
如果星际旅行是指到月球或者火星的话，那么星际旅行还是可以做到的

幽冥火舞 发表于 2014-11-20 00:09
如果星际旅行是指到月球或者火星的话，那么星际旅行还是可以做到的
星际旅行不是指飞出银河系吗？

李楠01 发表于 2014-11-19 23:23
不知道。前几天和几个熊孩子吃火锅，有个家伙提出了个地热来自核聚变的想法，被评为最有创意奖，免了他的 ...
以前有个地球物理学家还认为地球中少量的氦3来自于冷聚变呢。

以前有个地球物理学家还认为地球中少量的氦3来自于冷聚变呢。
最近有个说法是地核是个巨大的增值裂变堆。

以前有个地球物理学家还认为地球中少量的氦3来自于冷聚变呢。
谁知道呢。一个大二生的一点奇思妙想而己。对地核人类知道的太少了。这种想法解决了地热来源这个黑箱问题的燃料来源和产物的问题，可留下的反应过程的问题更难解决。看是不是能更深入研究了。感觉比裂变要靠谱的多。

谁知道呢。一个大二生的一点奇思妙想而己。对地核人类知道的太少了。这种想法解决了地热来源这个黑箱问题 ...
如果地核是个聚变堆，为何远古时代地球表面温度比现在更高，而不是相反？
如果地球核心是个增值裂变堆，这个问题更好解释一些，随着裂变燃料的减少，地球核心的反应堆规模在减小当中。所以如今地球的地质运动已经不像远古那样活跃。

首先，裂变的材料问题。天然裂变元素都有半衰期，经过一段时间能量减半。按地球60亿年的寿命算，没什么元素符合条件。其次是产物，这么长的时间，裂变生成的重元素数量必然巨大，还有裂变伴有的射线，中子等，都没有检测到。再有，地球经历过多次冰川纪，这也不符合裂变的能量输出规律。而聚变可以在地球周期的任何时间点开始，中间还能停止或重启。没有裂变反应的种种限制。当然，一种设想要变成学说，不坐几年冷板凳，下苦功夫是不可能的。而要形成证据链，变成理论，需要的机缘和投入更是巨大。