分解地球需要多少能量(Much Energy be Necessary to Disassemble the Earth)?

设想有一天,人类决定拆开这个星球,把它变成一个拥有比地球先前表面大得多的内表面积的空间聚居地。一种可能的方法是建造无数的太空电梯:从赤道延伸到地球同步轨道上的一个平衡重的纳米管纤维绳轨道。一个先进的太空电梯...
设想有一天,人类决定拆开这个星球,把它变成一个拥有比地球先前表面大得多的内表面积的空间聚居地。一种可能的方法是建造无数的太空电梯:从赤道延伸到地球同步轨道上的一个平衡重的纳米管纤维绳轨道。一个先进的太空电梯网络可以使用大量的机器人攀爬者向上运送几乎任意大的载荷。然而,拆卸整个地球可能需要一段时间。拿着地球仪的人——地球同步轨道上任何物体相对于地球表面的引力势能,地球的质量约为每公斤50兆焦耳(15千瓦时)。地球质量约为6×1024千克,如果重力恒定,则需要1.2×1032焦耳的能量从地球表面传送到地球静止轨道。然而,在地球上大量的物质被移除后,它的重力会大大降低。粗略估计,假设这种效应将能量需求降低到重力保持在1g不变时的一半左右。我们还忽略了轨道上大量聚居体之间引力相互作用的复杂影响以及在地月系统内进一步扩散的能源成本。最终估计的能源成本为6×1031j非常大,但不是先进的太阳文明所能及的,"任何足够先进的技术都无法与魔法区分开来。"这一数值"仅"比2004年人类全球能源消耗量高出约1000亿倍。自工业革命以来,人类的发电量和消耗量呈指数级增长似乎在遥远的未来某个时候,我们可能会达到如此庞大的人口和能源生产能力(太阳能和核能),以至于拆解地球成为可能,如果需要的话,可以考虑使用太阳能作为分解地球的能源。利用环绕水星轨道运行的天文尺寸的太阳能电池板可以收集能量,利用效率为50%的中继站网络将能量传回地球。太阳总通量约为4×1026瓦。想象一下一个巨大的太阳能电池板网络,非常大,可以吸收1%的太阳通量。由于非常薄,它们不会吸收那么多的物质,可以用小行星带的材料建造。假设50%的太阳能电池板吸收1%的太阳通量,并以50%的效率将电能送回地球,就足够了拆卸地球只需6天时间。当然,建造机器人、太空电梯和矿工来提取地球上所有的物质并将其送入轨道,这些实际问题是艰巨的。然而,如果人类继续存在数百万年,我们有足够的时间去尝试。计算表明,如果机器人技术足够先进,太阳有足够的能量来尝试它。不管是否真的有可能拆解地球,我们只能拭目以待。不到一百年前,许多著名的科学家和火箭专家都认为去月球旅行是不可能的。
  • 发表于 2020-09-18 07:43
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  • 分类:科学教育

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