能源與空間：

新游戲，新進(jìn)展

對(duì)化石能源終將枯竭的經(jīng)久恐懼，以及環(huán)境和氣候問題的日益凸顯，驅(qū)動(dòng)著各國競相開發(fā)具備可再生性、利用率也更高的新能源。而能源領(lǐng)域的新進(jìn)展，將直接決定太空飛行器的動(dòng)力方案。

文 劉怡

2011年，發(fā)生在地球兩端的兩個(gè)看似不相干的事件從根本上改變了人們對(duì)能源市場前景的期待。日本東北部沿岸的9.0級(jí)地震造成福島第一核電站嚴(yán)重?fù)p毀，3座反應(yīng)堆堆芯熔毀、大量放射性物質(zhì)彌散，成為自1986年切爾諾貝利事件以來全球最嚴(yán)重的核事故。而在遙遠(yuǎn)的北非和中東，政爭與內(nèi)戰(zhàn)在突尼斯、埃及、利比亞、敘利亞等多個(gè)國家接續(xù)爆發(fā)，不僅使全球油價(jià)在短期內(nèi)迅速飆升，還令維持近30年的中東地理政治平衡被徹底打破?？膊祭锲婺茉囱芯繀f(xié)會(huì)創(chuàng)始人耶金（Daniel Yergin）不禁感慨：“能源的重要性從來沒有變得如此突出！”

福島的案例顯示：一度被視為清潔能源的核能在安全性以及對(duì)環(huán)境的影響方面具有極大的不可控性，因之并不適于作為未來能源的一般模式加以推廣。而中東亂局以及隨后的烏克蘭危機(jī)對(duì)能源價(jià)格的影響則再度凸顯了化石燃料尤其是石油市場的穩(wěn)定性對(duì)政治和安全因素的依賴，并令全世界對(duì)化石能源終將走向枯竭的恐慌再度飆升。三個(gè)問題遂成為舉世矚目的焦點(diǎn)：能否獲得一種與環(huán)保主義（尤其是氣候變化問題）相適應(yīng)的能源解決方案？新能源在技術(shù)難度、成本和效率方面是否適于推廣？現(xiàn)有的基于化石燃料的生產(chǎn)和消費(fèi)體系如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型？

從那時(shí)起至今，層出不窮的變化開始在全球各個(gè)角落發(fā)生：一方面，美國的“頁巖革命”在短期內(nèi)改善了全球石油和天然氣市場的供給狀況，使油價(jià)被帶回到低位，從而為轉(zhuǎn)型提供了寶貴的緩沖和冗余空間。另一方面，以德國為代表的激進(jìn)環(huán)保主義國家加速了“非核化”能源轉(zhuǎn)型，初步建立起以太陽能和風(fēng)能為基干的新型電網(wǎng)，并驗(yàn)證了其經(jīng)濟(jì)性和受認(rèn)可度。以之為基礎(chǔ)的綠色建筑和智能電網(wǎng)也在進(jìn)一步實(shí)用化的過程中。而在微觀領(lǐng)域，新能源汽車正在成為各大廠商覬覦不已的市場，電力、氫燃料和天然氣驅(qū)動(dòng)的汽車皆有原型車問世，由鋰電池驅(qū)動(dòng)的高端汽車品牌“特斯拉”（Tesla）更是成為流行文化符號(hào)，在短時(shí)間內(nèi)獲得了極高的關(guān)注度。

另一方面，核能在特定領(lǐng)域和市場仍有其用武之地。對(duì)日本和美國這樣在轉(zhuǎn)型問題上相對(duì)保守的國家來說，改用效率更高、安全隱患較小的小型核電廠，而不是一刀切地“廢核”，顯然是更具吸引力的選項(xiàng)。而核能的另一項(xiàng)意義在于，現(xiàn)階段它幾乎是驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程太空飛行器的最可行方案——在人類能制造出面積足夠大的太陽帆并為其提供光源之前，星際飛船的動(dòng)力設(shè)置幾乎只可能選擇核脈沖或核聚變。著名科幻影視劇《星際旅行》中的聯(lián)邦星艦“企業(yè)號(hào)”便是采用聚變反應(yīng)堆作為動(dòng)力。而未來的星際旅行模式，同樣將取決于新能源革命的進(jìn)展。

“哈伯特頂點(diǎn)”的誤區(qū)

早在1885年，即美國石油工業(yè)起步后的第36年，賓夕法尼亞州地質(zhì)協(xié)會(huì)就做出了一項(xiàng)悲觀的預(yù)言：“石油工業(yè)的勃興只是一種短期的、前途愈發(fā)黯淡的局面，今天的年輕人在有生之年必將看到它的終結(jié)。”從那時(shí)起至今，形形色色的“石油枯竭論”曾在世界各個(gè)地區(qū)流行。它們的基本設(shè)定相當(dāng)一致：鑒于可供開采的化石燃料特別是原油的總量是一個(gè)定值，而隨著人口增長，全球能源消耗量將以幾何級(jí)數(shù)不斷遞增，終有一天石油將會(huì)消耗殆盡。到了1956年，關(guān)于枯竭周期的數(shù)學(xué)模型終于成形，那便是金·哈伯特（King Hubbert）的“頂點(diǎn)論”。

作為一名杰出的地質(zhì)學(xué)家和數(shù)學(xué)家，哈伯特并不完全贊同19世紀(jì)以降那種機(jī)械的“枯竭論”；在他看來，隨著新型機(jī)械和開采技術(shù)的出現(xiàn)，在一定時(shí)期內(nèi)，全球石油產(chǎn)量的增長速度依然會(huì)超過消費(fèi)量。但隨著已經(jīng)探明并投入生產(chǎn)的油田進(jìn)入成熟期，開發(fā)新油田的成本和風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)顯著增加，屆時(shí)人們將傾向于保守觀望，而石油產(chǎn)量也將在此時(shí)達(dá)到峰值。在那以后，舊有油田的產(chǎn)量和利潤將漸趨滑落，最終低于開采、運(yùn)輸和加工的總成本，屆時(shí)廠商將停止開發(fā)，油田的壽命也宣告終結(jié)。據(jù)他估計(jì)，美國自身的石油產(chǎn)量將在1970年前后達(dá)到日均820萬桶的峰值，隨后逐漸滑落，到2020年前后萎縮至頂點(diǎn)的1/6。到2050年，美國將不得不完全依賴進(jìn)口來供給國內(nèi)市場的原油消費(fèi)。而全球石油產(chǎn)量同樣會(huì)在2005年前后達(dá)到頂點(diǎn)，隨后快速滑落，最終在2020年完全枯竭。

整整60年里，“枯竭論”的擁躉都以“哈伯特頂點(diǎn)”作為支撐自己觀點(diǎn)的最有力論據(jù)，1973年爆發(fā)的中東石油危機(jī)似乎也印證了哈伯特的擔(dān)憂。但到了2015年，當(dāng)人們重新審視美國乃至世界石油產(chǎn)量的變化曲線時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)了令人驚訝的結(jié)果：隨著水力壓裂技術(shù)被應(yīng)用到頁巖油開發(fā)當(dāng)中——諷刺的是，這項(xiàng)技術(shù)的奠基者恰恰是哈伯特本人——美國本土的石油產(chǎn)量自2008年起重新進(jìn)入了年均增長率超過10%的井噴期，后勁十足。據(jù)美國能源信息署（EIA）估計(jì)，2016年美國原油產(chǎn)量有望遞增至日均960萬桶的峰值，這個(gè)數(shù)字比哈伯特預(yù)估的“頂點(diǎn)”還要高15.8%。此外，隨著開采過程的演進(jìn)，油田的實(shí)際儲(chǔ)量往往被證明與預(yù)估儲(chǔ)量之間存在誤差。1956年之后，美國新探明的石油儲(chǔ)量中有86%是在后期開發(fā)階段新增的，這更進(jìn)一步延緩了理論上的“頂點(diǎn)”到來的時(shí)間。

最重要的是，哈伯特的模型完全建立在各國自給自足的假設(shè)基礎(chǔ)之上，也甚少考慮價(jià)格因素的影響，而市場的靈活性和調(diào)整能力被證明大大超過他的預(yù)期。20世紀(jì)80年代以降，蘇聯(lián)（1992年之后為俄羅斯）原油開始大規(guī)模輸入世界市場，至2012年出口量已經(jīng)與此前的頭號(hào)產(chǎn)油國沙特不相上下：能源市場的擴(kuò)大和流通的進(jìn)一步自由化，顛覆了自給自足的初始假設(shè)。而隨著開發(fā)規(guī)模的遞增，全球探明的新增石油儲(chǔ)量同樣出現(xiàn)了與美國一致的顯著增加趨勢(shì)。例如從2009年初到2011年底，兩年內(nèi)新探明的石油儲(chǔ)量就已經(jīng)和2009年全年的開采量相當(dāng)。據(jù)坎布里奇能源協(xié)會(huì)估計(jì)，從2010到2020年，全球總的石油產(chǎn)能將遞增25%，達(dá)到日均1.14億桶的規(guī)模。

不僅如此，自20世紀(jì)60年代以來，海底油田、油砂礦、頁巖油礦等常規(guī)上被認(rèn)定開采成本過高的區(qū)塊，其成本鴻溝已經(jīng)為技術(shù)手段的完備所逾越。到2030年，這些“非常規(guī)”油田的產(chǎn)量將超過全球石油總產(chǎn)能的1/3。2015年12月18日，美國總統(tǒng)奧巴馬已經(jīng)批準(zhǔn)恢復(fù)原油出口，這意味著美國有望成為繼歐佩克（OPEC）成員國和俄羅斯之后的全球第三大能源輸出基地。在全球原油供應(yīng)本已嚴(yán)重過剩的情況下，此舉暗示了單一出口來源波動(dòng)造成全球性石油短缺的風(fēng)險(xiǎn)將進(jìn)一步降低，從而和哈伯特嚴(yán)峻的判斷再度形成了反差。

更重要的是，在“哈伯特頂點(diǎn)”出爐的1956年，另一種傳統(tǒng)化石燃料天然氣尚未獲得充分的開發(fā)利用。彼時(shí)美國尚有55%的發(fā)電量來自以煤炭為能源的火電廠，而到2012年，全美已經(jīng)有29%的發(fā)電量來自天然氣，另有21%來自核電，歐洲和日本則分別有23%和28%的發(fā)電量來自天然氣。過去30年間，全球天然氣消費(fèi)量凈增了3倍以上，年均數(shù)字已經(jīng)達(dá)到石油消費(fèi)量的七成左右；而在未來20年，預(yù)計(jì)全球天然氣消費(fèi)還將增加50%。這種相對(duì)低碳和靈活，開發(fā)潛力也遠(yuǎn)未耗盡的第二代化石燃料，將進(jìn)一步稀釋“石油枯竭論”的負(fù)面效應(yīng)。而全球天然氣產(chǎn)地的分布狀況，更遠(yuǎn)較石油產(chǎn)地來得分散，這就給了市場調(diào)節(jié)和國際合作以更大的空間。

換言之，與20世紀(jì)50年代憂心于“石油枯竭”隨時(shí)可能到來的情形不同，今天的科技界人士和政治家在開發(fā)與利用新能源之際，能夠獲得一個(gè)相當(dāng)長時(shí)段的緩沖期。在化石燃料的產(chǎn)能出現(xiàn)明顯的下滑趨勢(shì)之前，人們依然有巨大空間去開發(fā)更環(huán)保的可再生性能源，并以低油價(jià)為憑靠，逐步形成規(guī)模效應(yīng)。事實(shí)也的確證明，自2005年起，風(fēng)險(xiǎn)資本開始大規(guī)模進(jìn)入新能源行業(yè)，開啟了其“創(chuàng)造性破壞”（Creative Destruction）之路。

Energiewende（能源轉(zhuǎn)型）

1979年6月20日，美國總統(tǒng)吉米·卡特偕妻子登上白宮屋頂，慶?？偨y(tǒng)官邸的第一臺(tái)太陽能熱水器安裝成功。在這位總統(tǒng)看來，“全球能源形勢(shì)將在20世紀(jì)剩下的時(shí)間里不斷惡化”，“我們必須做好準(zhǔn)備以迎接這一變化，要發(fā)展像太陽能這樣的永久性可再生能源”。在他的任期內(nèi)，美國政府出臺(tái)了太陽能產(chǎn)業(yè)稅收優(yōu)惠、政府補(bǔ)助、研發(fā)資金支持等措施，還在科羅拉多州成立了第一個(gè)國家太陽能研究所。世界性的新能源浪潮，由此而起。

所謂“新能源”，亦稱可再生能源，系指陽光、風(fēng)力、水力、潮汐、地?zé)?、生物燃料乃至由此衍生出的新型電池（須以陽光或風(fēng)力作為能量來源）等能源。它們的儲(chǔ)量近乎無限，分布極為廣泛，理論上也不會(huì)增加碳排放，因此被視為輔助甚至取代化石燃料的最可取來源。而太陽能由于技術(shù)條件的相對(duì)成熟和卡特政府的倡導(dǎo)，一度被視為最具潛力的新能源。1978年，美國國會(huì)通過《公共事業(yè)管理政策法案》，要求電力公司從政府登記在案的正規(guī)電廠購電。這些電廠多數(shù)為熱電聯(lián)產(chǎn)廠家或水電、風(fēng)電之類的小型可再生能源廠，政府以法律保障相對(duì)較高的電價(jià)，以期推動(dòng)產(chǎn)業(yè)崛起。到1980年，美國登記在案的太陽能周邊企業(yè)已超過1000家，波音、通用電氣、埃克森石油等大企業(yè)也開始投身新能源行業(yè)，一片欣欣向榮的氣象。

短短一年之后，這種景氣局面就被新上臺(tái)的里根政府所打破。后者決心以放開價(jià)格管制的舉措重整能源市場，這對(duì)低迷的石油行業(yè)無疑是一種刺激，卻給方興未艾的太陽能產(chǎn)業(yè)帶來了滅頂之災(zāi)。乘卡特政府的東風(fēng)組建的諸多中小企業(yè)原指望在高電價(jià)的保護(hù)下徐漸成長，卻迅速被絕對(duì)主義的新政策所沖垮。1986年，白宮屋頂?shù)奶柲軣崴鞅徊鸪?，?biāo)志著短暫春天的結(jié)束。從那時(shí)起的25年里，美國新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展甚至落后于世界平均水平。2009年，可再生能源在美國全部能源供應(yīng)中所占的比例還不到1.5%，僅與1980年時(shí)的規(guī)模相當(dāng)。

事實(shí)證明，至少在最初階段，新能源的推廣必須以政府的政策扶持作為憑靠，這一點(diǎn)在日本和德國表現(xiàn)得最為突出。1975年，日本通商產(chǎn)業(yè)省官員池口小太郎（后曾三度出任經(jīng)濟(jì)企畫廳長官）以“堺屋太一”為筆名發(fā)表了小說《油斷！》，強(qiáng)調(diào)新能源對(duì)日本這個(gè)缺乏石油的島國的意義。三年后，他從政府辭職，組建了日本太陽光發(fā)電協(xié)會(huì)（JPEC），利用過去的政府關(guān)系以及日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成長經(jīng)驗(yàn)投入新能源開發(fā)。在政府支持下，日本太陽能設(shè)備的制造成本出現(xiàn)了直線下降，規(guī)?；?yīng)和競爭力都獲得了提升。日本政府還對(duì)購買太陽能電池板的消費(fèi)者給予大量財(cái)政補(bǔ)貼，這使太陽能產(chǎn)業(yè)在有著全球最高電價(jià)的日本出現(xiàn)了反常的騰飛。在JPEC、政府以及夏普、京瓷、三洋等大公司的共同努力下，到21世紀(jì)初，日本在太陽能設(shè)備制造方面已經(jīng)占據(jù)了世界領(lǐng)先地位。

德國的案例則更具典型性。20世紀(jì)70年代，為抵制經(jīng)濟(jì)增長造成的環(huán)境退化，聯(lián)邦德國出現(xiàn)了以推進(jìn)環(huán)保建設(shè)和新能源產(chǎn)業(yè)、鼓吹新左翼思想為宗旨的激進(jìn)環(huán)保主義團(tuán)體，并在1980年整合成為綠黨（Die Grünen）。1986年切爾諾貝利事件之后，主張廢棄核電站的綠黨獲得民眾的高度信任，在1990年贏得了聯(lián)邦議院的8個(gè)席位。在老資格中左派政黨社會(huì)民主黨（SPD）的支持下，自80年代后期起，聯(lián)邦德國就開始試點(diǎn)可再生能源電力入網(wǎng)制度，用高電價(jià)補(bǔ)貼太陽能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電商。兩德統(tǒng)一之后，綠黨以東西德電力系統(tǒng)的一體化和對(duì)原民主德國高污染褐煤電廠的升級(jí)改造為契機(jī)，通過了《可再生能源并網(wǎng)發(fā)電法案》，要求電力公司以較高的價(jià)格從新能源發(fā)電商那里購電，再把成本分?jǐn)偟娇傮w電價(jià)中。這樣，在正常情況下缺乏競爭力的新能源就實(shí)現(xiàn)了入網(wǎng)發(fā)電，從而有助于整個(gè)產(chǎn)業(yè)的成長。從1993年起，德國的風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)量開始以每天1個(gè)的速度持續(xù)增加，其中超過90%的新裝機(jī)容量實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，以期逐步取代占電力供應(yīng)比例超過1/4的核電站。Energiewende（能源轉(zhuǎn)型）被當(dāng)作一項(xiàng)硬性指標(biāo)寫入了執(zhí)政綱領(lǐng)，并影響到了西班牙、法國等周邊國家的政策。

2000年，社民黨—綠黨聯(lián)合政府推出了更加激進(jìn)的《可再生能源法案》，宣布將在20年時(shí)間內(nèi)以7倍電價(jià)大力扶植推廣光伏發(fā)電技術(shù)，并宣布將在2010年之前最終停止境內(nèi)17座核反應(yīng)堆的運(yùn)轉(zhuǎn)。盡管這項(xiàng)政策隨后被出身基民盟（CDU）的默克爾總理所推翻，并將“廢核”的最終期限推遲到了2022年，但默克爾依然贊成將新能源發(fā)電在電力供應(yīng)中的比例由2010年時(shí)的17%提高到2020年時(shí)的25%。美國隨后也效仿了這一政策，在全國37個(gè)州推進(jìn)“可再生能源發(fā)展配比標(biāo)準(zhǔn)”，要求發(fā)電總量中須有一定比例來自新能源。伊利諾伊州、俄勒岡州和明尼蘇達(dá)州計(jì)劃在2025年前將風(fēng)力發(fā)電占發(fā)電總量的比例提高到25%，加利福尼亞州更是設(shè)定了33%的高指標(biāo)。2007年以來，美國能源行業(yè)的總投資中有將近一半的比例進(jìn)入了新能源行業(yè)，這無疑是政策扶持的結(jié)果。

汽車燃料競賽

2009年，美國總統(tǒng)奧巴馬任命諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主朱棣文為能源部長，重點(diǎn)推進(jìn)能源創(chuàng)新。政府隨后宣布了優(yōu)先發(fā)展的九大技術(shù)，包括新型動(dòng)力汽車、太陽能、生物燃料、碳捕捉和封存以及并網(wǎng)儲(chǔ)電等。聯(lián)邦政府每年撥款50億美元，責(zé)成50個(gè)前沿能源研發(fā)中心進(jìn)行不同形式的新技術(shù)應(yīng)用嘗試。在那之前6年，電動(dòng)汽車研發(fā)專家阿蘭·科科尼（Alan Cocconi）與兩位投資人埃隆·馬斯克（Elon Musk）和馬丁·埃伯哈德（Martin Eberhard）相識(shí)，并獲得15萬美元的投資以進(jìn)行汽車用鋰電池的開發(fā)，最終的產(chǎn)品便是聲名在外的“特斯拉”汽車。

作為一款外形漂亮的時(shí)尚車系，“特斯拉”可以在不到4秒的時(shí)間內(nèi)加速到96公里/小時(shí)，使用220伏電源插座可以在4.5小時(shí)內(nèi)充滿電。但高昂的制造成本限制了它的市場前景：即使是在美國本土，7.2萬美元（Model S型）以上的單價(jià)也限制了其向大眾的推廣。2015年全年“特斯拉”全系總出貨量不過5萬輛左右，凈虧損上升至2.3億美元（三季度數(shù)字）。盡管馬斯克已宣布將在2017年上市3.5萬美元的廉價(jià)車型Model 3，但市場反響尚難預(yù)料。不過“特斯拉”引發(fā)的關(guān)注已經(jīng)證明：鋰電池汽車確有其發(fā)展空間。因此在2009年，馬斯克就從美國政府那里贏得了4.65億美元的貸款擔(dān)保，隨后又引入了戴姆勒和豐田兩大巨頭作為合作伙伴。其他許多企業(yè)家也從中看到了機(jī)會(huì)：以色列企業(yè)家夏伊·阿加西（Shai Agassi）的“更佳之地”公司便是受“特斯拉”的啟發(fā)而創(chuàng)建，該公司并不生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)車，而是出租標(biāo)準(zhǔn)化車用電池并建造覆蓋以色列和丹麥的電池更換站點(diǎn)網(wǎng)。盡管該計(jì)劃最終以失敗告終，但做出了有益的嘗試——假以時(shí)日，電池站或許會(huì)和今天的加油站一樣得到普及。

一些在傳統(tǒng)汽車業(yè)務(wù)中陷入困境的老牌企業(yè)，也試圖借助混合動(dòng)力乃至純電動(dòng)汽車的興起來擺脫困境。1999年上任的日產(chǎn)汽車會(huì)長兼社長卡洛斯·戈恩（Carlos Ghosn）就認(rèn)定：本社在鋰電池研發(fā)方面的經(jīng)驗(yàn)對(duì)扭虧為盈至關(guān)重要。他宣稱：“我們接下來要生產(chǎn)的是零排量汽車，這種車不會(huì)產(chǎn)生任何尾氣，不燒一滴汽油，更不是僅僅在車展上露面的概念車：它的性能和價(jià)格都要為大眾所接受?！?010年底，日產(chǎn)的第一款純電動(dòng)轎車“聆風(fēng)”（Leaf）宣告上市，車身99%的部件采用可回收材料制作，由600塊鋰電子電池提供動(dòng)力，最大時(shí)速150公里，一次充電后可行駛160公里?！榜鲲L(fēng)”至今已售出近20萬輛，戈恩計(jì)劃到2020年前將電動(dòng)汽車銷售額占公司總收入的比例提高至10%。在他看來，零排量汽車在一個(gè)不長的時(shí)段內(nèi)就將成為全行業(yè)的普遍共識(shí)。比亞迪等中國廠商同樣看好這一機(jī)會(huì)，其混合動(dòng)力汽車“秦”在2014年取得了1.47萬輛的銷量，位居中國新能源汽車榜首。

當(dāng)然，純電動(dòng)方案只是零排量汽車的諸多動(dòng)力選擇之一。從理論角度看，燃料電池尤其是氫燃料電池也具備很大吸引力：氫和氧發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)只會(huì)產(chǎn)生電和水，不僅無污染，能量密度也足以和汽油展開競爭。在動(dòng)作電影明星施瓦辛格擔(dān)任美國加州州長期間，即倡導(dǎo)推廣氫燃料電池汽車，本田、豐田、通用汽車等企業(yè)也從事了相關(guān)方向的研究。但燃料電池本身價(jià)格不菲，其成本至少需要下降20%才能轉(zhuǎn)化為成熟的商業(yè)產(chǎn)品；從天然氣中制備和儲(chǔ)存氫同樣需要復(fù)雜的過程和高昂的成本。到施瓦辛格離任為止，加州境內(nèi)的加氫站只有14家。

相比之下，直接以天然氣作為動(dòng)力似乎是一種更經(jīng)濟(jì)也更可取的選擇。在中國、意大利和南美，天然氣汽車在公共交通工具中占據(jù)了相當(dāng)比例；但對(duì)私家車用戶來說，依然以觀望者居多。推廣天然氣或油氣混動(dòng)車型需要以建設(shè)加氣站網(wǎng)絡(luò)為前提，且天然氣的能量密度低于汽油，充入相同體積的燃料后持續(xù)行駛里程不如汽油車；若要達(dá)到與汽油車相等的續(xù)航力，就必須舍棄一部分車內(nèi)空間來安置更大的燃料箱，這對(duì)注重舒適性的私家車和注重載重量的運(yùn)輸車都會(huì)是大問題。但在一個(gè)由傳統(tǒng)動(dòng)力車、混合動(dòng)力車、電動(dòng)汽車、生物燃料車乃至燃料電池車組成的更多元化的市場中，天然氣動(dòng)力車也會(huì)有其一席之地，并顛覆石油作為單一燃料的壟斷地位。

星際旅行的動(dòng)力

盡管對(duì)可再生能源的開發(fā)與關(guān)注已經(jīng)成為世界潮流，但核能在可見的數(shù)十年內(nèi)依舊不會(huì)消亡。法國政府在能源問題上便是堅(jiān)定的“擁核派”：58座核電站提供了該國發(fā)電量的3/4以上，不僅合于巴黎堅(jiān)持能源自主的一貫政策，還能將過剩電力輸出到周邊國家賺取利潤。日本同樣是核能的支持者，54座核電站在其電力板塊中提供了近30%的輸出額度，東京計(jì)劃在2030年以前將這一比例提高到50%。盡管福島核事故造成的輻射污染至今仍未徹底消除，但日本政府并未像德國一樣明確打出“廢核”旗號(hào)。從全球?qū)用婵?，核電占?xì)W盟、美國、日本和俄羅斯發(fā)電量的比例分別高達(dá)46%、19.5%、24%以及18.6%，在南美洲和加拿大同樣高達(dá)38.4%和16.8%，占到全球發(fā)電量總規(guī)模的15%以上，這絕不是一個(gè)可以在20年之內(nèi)迅速加以替代的份額。

從成本和安全性上綜合考慮，發(fā)展核電的未來趨勢(shì)是引入中小型反應(yīng)堆，并通過改進(jìn)管理來提升運(yùn)行效率。裝機(jī)容量300兆瓦以下的中小型反應(yīng)堆選址將更為容易，設(shè)計(jì)也更簡單，因之在建設(shè)成本和建造時(shí)間方面會(huì)有更大優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于大型核反應(yīng)堆，中小型反應(yīng)堆在發(fā)展和建設(shè)過程中所面臨的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患也會(huì)相應(yīng)降低。而從美國的經(jīng)驗(yàn)看，通過改善管理和雇用更有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，核電站的運(yùn)行效率（實(shí)際發(fā)電量與裝機(jī)容量之比）可以由55%提高到90%以上，反應(yīng)堆的壽命也可以由過去的40年合理延長到60年左右。因此從奧巴馬政府的第二任期起，美國已開始重新批準(zhǔn)新的核電廠建設(shè)計(jì)劃，而中、俄、印、韓四國也在積極上馬新的核電項(xiàng)目。

尤其值得一提的是，核能幾乎是目前實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)程空間飛行的僅有動(dòng)力選擇。以化學(xué)燃料為動(dòng)力的火箭理論上可以將飛行器投送至260億公里外的太陽系邊緣，但因?yàn)槟芰棵芏群腿剂象w積上限，永遠(yuǎn)不可能飛到最近的恒星（比鄰星，距太陽4.22光年）。換言之，即使是目前最先進(jìn)的運(yùn)載火箭，也沒有能力實(shí)現(xiàn)科幻小說中的“星際旅行”。美國航空航天局（NASA）考慮過利用理論上無限的太陽能作為動(dòng)力：2010年，他們將一張面積為9平方米的聚酯薄膜光帆射入近地軌道，以測(cè)試其能量效率；著名天文研究團(tuán)體行星學(xué)會(huì)也計(jì)劃在2016年發(fā)射一具更大的“太陽帆1號(hào)”，來驗(yàn)證其有效飛行速度。按照NASA的計(jì)算，要到達(dá)太陽系邊緣，需要制造一張直徑為450米的碟形光帆，如此可在飛行兩年后達(dá)到15萬公里的最大時(shí)速。而抵達(dá)比鄰星的旅程要遠(yuǎn)整整1500倍！

換言之，如果以光帆作為星際穿越的動(dòng)力，首先需要制作一張尺寸約26萬平方公里的聚酯薄膜，相當(dāng)于內(nèi)蒙古呼倫貝爾市的面積。而僅僅依靠日光提供能量尚不能使其迅速進(jìn)入最快速度，為此，必須將一臺(tái)巨大的激光發(fā)射器置入太陽同步軌道，將相當(dāng)于全球發(fā)電量之和的巨大能量投向光帆，并用宇宙透鏡聚攏，以防能量損失，才能驅(qū)動(dòng)光帆在數(shù)十年時(shí)間內(nèi)抵達(dá)比鄰星。而這樣一張光帆，只能搭載一枚體積不超過書桌大小的人造衛(wèi)星。

相比之下，核動(dòng)力明顯是一種更可取的選擇，也更具備實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。上世紀(jì)60年代末，與“阿波羅”登月行動(dòng)幾乎同一時(shí)期，NASA還設(shè)想過用載人飛船將12名宇航員送上火星和土星六號(hào)衛(wèi)星。他們選用的動(dòng)力方案是3臺(tái)18噸重的NERVA（火箭飛行器核能發(fā)動(dòng)機(jī)）：用核反應(yīng)堆對(duì)液氫進(jìn)行加熱，隨后經(jīng)噴管向后噴出。NERVA需要的推進(jìn)劑燃料僅為常規(guī)火箭的一半，但由于后續(xù)的載人太空計(jì)劃未能獲得撥款，整個(gè)項(xiàng)目在1973年被放棄。

核脈沖是此際NASA設(shè)想的另一種方案。它的原理是從火箭尾部每隔一定時(shí)間釋放一枚核彈，利用核彈爆炸的脈沖作為動(dòng)力，最終在數(shù)百年時(shí)間內(nèi)將“獵戶座”型飛船送達(dá)比鄰星。即使排除大規(guī)模核輻射的危害，其最大速度也不夠快；而航天器的有效機(jī)械壽命通常只有20年左右，顯然無法滿足條件。即便如此，核動(dòng)力方案的潛力依然大過傳統(tǒng)類型：1976年發(fā)射的“太陽神2號(hào)”探測(cè)器是迄今為止人類飛行速度最快的航天器，其最高速度達(dá)到了25.28萬公里/小時(shí)，飛行至比鄰星需用1.7萬年。相比之下，數(shù)百年似乎還是一個(gè)相對(duì)可接受的數(shù)字。

前NASA科學(xué)家安德烈亞斯·齊奧拉斯（Andreas Tziolas）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)體“伊卡洛斯星際”則提出了核聚變方案：在2100年之前開發(fā)出一臺(tái)足夠小的可控核聚變反應(yīng)堆，每秒向反應(yīng)室內(nèi)注入250次氘核，以高溫使之發(fā)生聚變。聚變產(chǎn)生的能量從飛船尾部射出，理論上可以使其飛行速度達(dá)到光速的20%，如此便可在數(shù)十年內(nèi)抵達(dá)比鄰星。但氘的制備極為困難，可控核聚變迄今也尚未實(shí)用化，因此該方案的實(shí)現(xiàn)也非數(shù)年之功。

或許，依然是由那位充滿奇思妙想的埃隆·馬斯克推動(dòng)的商業(yè)航天計(jì)劃才是離我們最近的太空旅行方案。2015年12月22日，由他創(chuàng)建的太空探索科技公司（Space X）研制的“獵鷹9號(hào)”運(yùn)載火箭成功完成了發(fā)射和一級(jí)火箭的回收，創(chuàng)造了歷史。此舉意味著馬斯克朝他的火星探索之夢(mèng)又近了一步：將“獵鷹”系列火箭的載重量提升到航天飛機(jī)的兩倍，同時(shí)成本降低到后者的1/5，以逐步實(shí)現(xiàn)在20年內(nèi)把宇航員送上火星的計(jì)劃。此后數(shù)百萬噸的設(shè)備以及越來越多的宇航員都將被送往那個(gè)行星，以建立永久定居點(diǎn)，成為向星際邊緣前進(jìn)的一個(gè)基地。人類文明，也只有在首先擴(kuò)張到整個(gè)太陽系之后，才能踏上星際旅行的航程。

（參考資料：The Quest：Energy，Security，and the Remaking of the Modern World，Daniel Yergin；Crazy Far，Tim Folger；Fresh Hope for Combating Climate Change，Robert Kunzig等）