现实逼死科幻，天梯的葬礼和“竣工庆典”

1935年9月19日，俄罗斯、苏联的火箭专家和宇航先驱康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基逝世，他一生中大部分时间都是在莫斯科南部郊外的木屋中度过。正是这样一位孤寂的隐士，提出了在《天堂的喷泉》《三体》等科幻小说以及无数科幻游戏中实现的重要概念——空间电梯。

作者美味铁板章鱼2017年09月19日 15时30分

地球是人类的摇篮，但人类不可能永远生活在摇篮中……人类现在还软弱，但已经改造了地球表面。几百万年以后他们可以改变地球表面、海洋和大气。他们要像控制地球一样控制气候和太阳系。他们会穿越我们的星系，他们会到达其他太阳那里寻找新的能源来代替我们已经老化的太阳。

——康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（1857年9月17日－1935年9月19日）

光阴流逝时代变迁，科学进步技术创新。人类社会积累至今，曾经用来理解宇宙的神话和传说，逐渐演变成更符合实际的科幻。虽说物理法则仍制约着人类，但这不妨碍我们以幻想的方式，探索和求知太空的方方面面，各种小说、动漫、影视等文化作品，更是早就跨越宇宙空间的距离。

说起天梯一词，大多数人想到的应该是各种游戏中的玩家排名，从最早的街机游戏中的分数列表，到如今各种在线对战类游戏中的名次。部分人会想到一张图表，上面是按年份排列的PC机、本本、手机的CPU和显卡之类……不过今天要说的，其实是科幻中的天梯，联通地表到近地轨道的设施。

当代科幻题材的文化作品中，天梯频繁出现，已经成为某种近未来的不可或缺的 “标准配置”。而这个标配，也被冠以太空梯、太空电梯、轨道电梯等名称。不过，这些并不重要……

所以，天梯的葬礼是怎么回事？所谓的“竣工庆典”又是什么意思？

在哀悼或庆祝之前，先了解下天梯的“生平事迹”吧。

■ 天梯的诞生

这满载人类奇思妙想之物是什么时候出现的？又是谁的神奇构想呢？凡牵涉天梯的话题，有一人无法绕过避开，此人就是——康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基。

康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基，1857年9月17日出生于莫斯科南部梁赞州的一户中产阶级家庭，父亲是波兰人，母亲是俄罗斯人，由于幼年患猩红热损伤了听力，只能在家自学。后来参加中学教师资格的考试，人们才对他的数学才能惊叹不已，齐奥尔科夫斯基也顺利成为一位中学数学教员。

直到1920年退休，他都在研究宇宙航行和火箭推动力的各方面理论，被公认是人类宇宙航行之父。他最著名的作品是1903年出版的《利用反作用力设施探索宇宙空间》，是第一部从理论上论证火箭作用的论文（记住他专攻火箭）。齐奥尔科夫斯基一生出版了500多部关于宇宙航行的著作，包括一些科幻作品。至于他和天梯的关系……

作为俄罗斯人，对法国总是很有情怀的，曾经沙皇俄国时期的王室和贵族们，极为推崇法国的一切，甚至以法语作为日常交谈用语。在1895年时，康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基在访问法国期间，亲眼目睹早有耳闻的埃菲尔铁塔，惊喜和激动之余，他从这改变巴黎天际线的壮观建筑获得启迪，没过多久就提出了天梯概念。

调侃地说，现在我们知道的天梯，是埃菲尔铁塔变来的……嗯，好像这么说也没错。所以，当下天梯这“科幻标配”的概念，早在百年前就被提出了。并且作为太空类科幻的基石和门槛，没有天梯就不算当代科幻。但概念是一回事，理论又是一回事，提出又经过百年时间，无数人参与下，天梯不断发展完善，理论也已日趋成熟。

■ 天梯的建造

如果当下即刻开工建造天梯，包括运行所需的设施、相关建筑、日常养护、周边服务区，以及人员配置等等，总体支出300亿美元左右足够了。

建造天梯并不复杂，原理也很简单，站在地面朝前扔块石头，石头会以抛物线落地，就算在太空，重力同样也会将石头拉向地面。但如果石头够快达到第一宇宙速度，也就是环绕速度所需的7.9km/s，石头就会开始绕地飞行。小时候都干过的这样的事，用绳子拴块石头转圈，速度够快石头就不会掉下来，而手中的绳索则会被离心力拉直。

利用这一原理所建造的天梯，大致由四部分组成，首先是顶端部分，即围绕地球同步旋转，距海平面约3.6万公里高空的平衡锤。其次是底端部分，在地球的锚定平台。然后是中间用以连接两者的缆线。最后是用作输送物资人员的升降舱。看起来很像电梯？是的，就是某种尺寸更大的电梯……

所以，造出来就可以了？

《席德·梅尔的文明4》（再来一回合的“野蛮”系列）就能建造天梯。正常游戏速度要2000点锤子，也就是生产力，不追求太空胜利是不会建造这玩意的。确定谁打算太空胜利，可以用伟人中的大工程师加速抢到天梯。真人真事，我对战时就这么陷害过朋友，然后他立马退出游戏，问怎么了，就回个“滚”字，唉……输不起的人啊。

因为《文明4》中的天梯，是赢得太空胜利的重要奇观——生产飞船各部件+50%的产能，在游戏中所谓的太空胜利，其实就是将生产火箭部件，然后将其发射到半人马阿尔法星（席德另外一款经典游戏《半人马阿尔法星》的背景，《文明5》还做过致敬篇《文明：超越地球》），所以没天梯打算靠发射火箭获胜，游戏难度陡增。

《文明4》中奇迹天梯完成动画

即便是游戏中，天梯的作用也是向近地轨道输送各种物资，提供些辅助支持的作用，而并非胜利目标。《文明4》的天梯，除对生产力有要求，还必须建造在位置纬度30度以内的低纬度地区，这在游戏中已降低标准，现实中要建造天梯，最佳地点应是赤道的平静海域。

国内外大堆科幻小说中，不少都有对天梯的畅想，就用大刘刘慈欣的文墨吧。在他获得雨果奖的科幻小说《三体》中，对天梯这样写道：“天梯三号是唯一一部基点在海上的太空电梯，它的基点是在太平洋赤道上的一座人工浮岛，浮岛可以借助自身的核动力在海上航行，因此可以根据需要沿着赤道改变太空电梯的位置。”

所以，建造天梯的难度不在资金，也不是本体需要的平衡锤、升降舱、或锚定平台之类，而是缆线。缆线所用材料必须极致轻盈、极致坚韧、极致稳定、以及足够便宜。人类技术发展至今日，能在达到如此苛刻标准的材料屈指可数，无非碳纳米管、石墨烯和金刚石纳米丝几种，在此就不解释每种材料的特性以及相关资料了。

■ 天梯的价值

天梯的价值，就在于从行星地表，让人员和货物快速、廉价、频繁往返太空。往返货物？把货物送上去的好理解，返回地球的货物从什么地方来？货物来源当然是距离我们最近的天体——月球。

最初并没有月球，只有被称之为忒伊亚的行星，约45亿年前忒伊亚同地球发生擦撞（相对轻微），形成了今天的地月系统，而这个过程中，两者获得了对方部分物质，所以地球常见元素在月球很充足。月球表面的化学元素主要以氧、硅、铁为主，其他元素如钙、铝、镁、钛等等也非常丰富。氧不必多言，合成水、呼吸，或者作为火箭推进剂。硅能制造太阳能电池。而铁是以氧化铁的形式存在。

纪元系列《纪元2205》的游戏内容，就是在近未来建造天梯对月球殖民开发，也算是涉及此题材中的优秀作。在游戏中并不能直接前往月球开拓，得先在温带建造各种设施，完成各种任务，通过战斗获取额外奖励。然后才能解锁极地，前往极地，如此继续经营一段时间，达到若干要求才能进一步解锁月球。去月球是当然为了采集资源，只是游戏对现实情况大幅简化，将资源种类浓缩到钛、稀土、氦-3、月球冰有限的几种上。

月球不存在液态水，只有彗星和小行星的撞击带去的冰，被认为分布在那些太阳照射不到的陨石坑底，以脏冰的形式存在（细微冰屑同月球土壤的混合物）。即可是即便如此，一吨月球土壤的含水量还不到一千克，萃取和提炼消耗太大，得不偿失。游戏里大块大块的月球冰，恐怕不是那么容易找到。

虽说月球活动的确会耗费惊人，但作为游戏的《纪元2205》太苛刻了些，游戏中后期之间有个明显的经济断层，在破产边缘努力耕耘一番才算稳住阵脚。前往月球重要需求之一就是能源，当下热门的核聚变，就是准备利用月球上丰富的氦-3，进行可控核聚变生产的能源，来替代化石能源的污染和枯竭问题。

在开拓月球的前提条件之下，必然会产生对“太空物流”的需求，拥有天梯即可解决这个问题，人员和来自地球或月球各种物资，均可安全、快速、频繁地往返。平衡锤一端的周边空间，也会被利用起来，兴建如无人自动化太空工厂，以及太空港之类的设施，甚至建成装配和发射平台，作为前往火星的跳板。

看起来很美好啊？可真是这样吗？

■ 天梯的风险

人类就是如此。当某件发明创造，逐渐成熟完善拥有经济价值后，必然会延伸到政治领域，在拥有政治价值后，又会拓展到军事领域，又或者从军事价值开始，反向而行，最后抵达经济价值。无论哪种轨迹，最终，必然会成为各种关注聚焦的所在——谁能拥有，谁就掌握了持有的权力。

所以，一旦发生战争，事情就会变得尴尬，这些大型设施会成为非常容易得手的目标。就算没有战争，某些持有异常价值观，或者宗教激进分子，也会对天梯动歪脑筋。打算创造什么的时候，没多少人会在乎，但打算毁掉什么的时候，肯定会引起注意，破坏这样的造物必然造成巨大的轰动，诸如此类林林总总。

《使命召唤13：无限战争》就有这么段内容，向玩家呈现了强攻太空电梯的场面，游戏中要求消灭位于火星船坞太空电梯的守备部队。原本以为在关键的战略枢纽和剧情折点，必然有重兵把守，结果干掉少量士兵和机器人就草草收场，接着便进入上层太空船坞，一些室内战斗后，最后为摧毁太空船坞，主角大吼：“向我开炮！”……

天梯的脆弱不是底部和顶部结构，而是中间的缆线，这才是命门所在，随便找个部位截断，天梯崩溃就在所难免了。断裂会坠落上万公里的缆线，如此质量和规模的材料，会波及相当大的范围。问题在于，天梯并不是独立建筑，还需要各种周边设施提供支持。

比如贸易需要场所，货物需要仓储，商品需要加工，各种零配件组装线等等，火星赤道没有液态水，很多平民会生活在天梯周围。可在游戏中的天梯是从太空船坞，即顶部摧毁，那意味着什么？如果这场行动战死700余人，那么对平民的杀伤究竟会是多少？完成《使命召唤13》后，唯一的感受，就是自己扮演的是个恐怖分子啊！

游戏中天梯登堂亮相次数最多的游戏，肯定是《光环》系列无误，比起《使命召唤13》里的蜻蜓点水，《光环》各家严肃地展现了天梯存在的严重隐患，敌对方的星盟，曾多次针对天梯发动攻击，作为运输工具毫无防御力可言的天梯，瞬间成为毁灭性的武器，人类总是被这种攻击弄得焦头烂额。

天梯坠毁并不是一条绳索落地，其具体破坏力取决于切断点，如果切断点靠近顶层的平衡锤一端，天梯整体垮塌的过程中，结构解体会出现大量碎片轰击地表，会造成巨大浩劫。所以，我们好像不能把这么危险的东西，送给外星人，呃，或者高呼“向我开炮”的“恐怖分子”当武器。是吧……

玩笑归玩笑。既然建造天梯的目的在于——让频繁且大量的人员和物资往返太空和地球，需要一种廉价可行的方案来解决。但当下建造天梯，问题在于材料不过关，工艺没解决，技术有待实践和高昂风险。那么有没有折衷的办法，能进行频繁的输送，又足够便宜，且不需要开发新材料，不必研发工艺和技术，风险降低到能被接受的范围？

答案是——有。

■ 天梯的葬礼

人类近百年的太空探索过程，已经积累了大量的技术储备，一切都是现成的不需要从头开始研发，只要将这些技术正确的整合起来善加利用。但最大的障碍，实际上来自政治，包括美国、欧洲、俄罗斯、中国等主要航天国基于各自的理由，均禁止民间对太空的开拓活动。这些限制持续到于2010年6月，时任美国总统的奥巴马，修改了前任美国总统小布什所制定的太空政策，并向民间开放经营许可，美国政府转向支持太空活动商业化。

火箭发射立刻成为急待开发，且利润惊人的新兴产业，短短几年时间，各个企业角力竞争之下，这个产业有了惊世骇俗的表现。像是SpaceX（太空探索科技公司），主攻火箭垂直降落，将其回收后补充燃料再度发射，如此重复循环来日进斗金，其实这生意里面是笔经济账。

科幻中的天梯，预期能把送入太空的承载，每公斤花费降低到200-300美元，问题在于NASA（美国航太总署）这样的国家机构，发射一枚火箭消耗1亿5000万美元之巨，输送一公斤承载需1万美元左右。那么先放弃天梯概念，仅保留天梯目的，再换了个思路，并将成本控制做到极致，会发生什么？

猎鹰9号运载火箭经历多个版本升级后，造价已经被逐渐压缩到1600万美元，而每次发射成本则控制到6000万美元，而GTO载荷（地球同步轨道）却上升到8.3吨。如此，不需要怎么计算，也能看出其中玄妙所在——每公斤GTO载荷的花费，即将被压缩到7000美元附近。自诞生以来，浸润无数人心的天梯梦，在短短几年时间就被火箭终结。

天梯就这样死了，硬邦邦地死了，科幻的浪漫部件，被彻底粉碎、埋葬、盖棺定论。这个百年前兴起的科幻概念，在人类期待中的不经意间，以最直接的方式被提前完成，而且所用手段是——火箭，以及严格的成本控制。相比，这个方式既不隽永，也不史诗，相反带着一定的简单粗暴。是啊，残酷的现实，逼死了浪漫的科幻……

值得一提的是，按照惯例，新任的美国总统川普，也会重新审视NASA的计划。他的政策顾问查尔斯·米勒认为用 SpaceX的猎鹰重型火箭送宇航员登月是个“经济实惠的好选择”，而且报告都已经给出，可以想象NASA方面的尴尬，而且SpaceX也在推进自己的火星计划。所以，这又算是民间逼死官方？

至于猎鹰重型运载火箭，发射时间是今年11月。GTO载荷被提升到22.2吨。配合在赤道海域的回收平台，再扩大发射规模，成本将继续下降。如果说猎鹰9号只算测试的话，后续更多升级和新火箭，每公斤承载费用跌落至200-300美元只是时间问题。剥去浮华的表象后，天梯的构想和目标以另一种形式“竣工”了……

还记得，航天先驱康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基吗？亲眼目睹巴黎的埃菲尔铁塔，激情澎湃的他想到人类可以在升降梯经由直入云霄的缆线进入太空，从而产生了天梯概念。最后，他失败了，天梯成为失去科学价值的幻想。最后，他也成功了，一辈子都在研究的火箭，将人类送入太空，送上月球，变成“天梯”，最终还将前往火星。

天梯已死，“天梯”已竣工。想必老爷子泉下有知，也会对自己的正确判断，倍感欣慰吧。