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太空太陽能發電、智慧型義肢,這些新創科技恐怕還要再等等

太空太陽能發電、智慧型義肢,這些新創科技恐怕還要再等等
Photo Credit: AP/達志影像 

我們想讓你知道的是

為了這本書,我們調查了一大堆新穎的科技,其中有些根本無法實現,或至少無法以最令人心動的形式實現。但是在我們看來,即使在最理想的情況下,太空太陽能也不會受到歡迎。

文:凱莉・韋納史密斯(Kelly Weinersmith)、查克・韋納史密斯(Zach Weinersmith)

這些科技恐怕還要再等等——失落章節之墓

當初想像這本書時,我們的想法是很快的介紹一大堆新興科技。有點像是專為超級阿宅準備的開胃小菜。我們愈寫愈覺得,如果章節篇幅限制在一口吃下的大小,那根本什麼新菜色都端不上桌。老實說,如果你只想概略瀏覽本書的任何主題,維基百科是個還不錯的地方。

我們希望端來的是更有深度,也更匪夷所思的詳情,以及更多的奇聞怪談(那些都是跟科學怪胎聊天,或閱讀鮮為人知的文章時遇到的)。有點像是開胃小菜,而且是專為「胃口比較大」的超級阿宅準備的。

由於我們延長章節篇幅,原先的主題大多早就刪除了。有些拿來湊成同一章,變成較大的主題。不過,有幾章我們寫了半天,而且很在乎,最後終究不得不忍痛割捨。

藉用書的結尾,我們想讓它們露個臉,暫時離開Google雲端硬碟文件夾的煉獄,在永恆的黑暗之前享受片刻的陽光。

為大家獻上:失落章節之墓。

一號墓:太空太陽能發電

太空太陽能發電的基本概念是:把陣容龐大的太陽能電池板擺在太空,然後這個太陽能電池陣列再將電發射到地球。

把太陽能電池板擺在太空,確實有些誘人的好處。太空沒有夜晚,所以不必儲存電力或在日落後切換成另一種能源。電池板可以很靠近太陽,好讓每單位面積獲得更多能量。

能量可以發射到地球上任何地方,隨你高興,只要那裡有接收器就行。而且它很環保,除非你把為了將所有電池板擺在太空,而燃燒掉的幾百萬噸火箭燃料算進去。

問題在哪裡?嗯,首先,它貴得要死。屋頂式太陽能電池板還算輕,重量約為9公斤。以目前的太空發射成本來算,送每片電池板上去就要花20萬美元。即使在有太空電梯的情境下,每公斤的運送費只要550美元,每片電池板仍然要花5,000美元,這還沒算建造可運作於太空電池板的成本。

在此同時,地球製造的太陽能電池板成本約為每片200美元,而且成本降得很快。

那為什麼還要慎重考慮太空太陽能發電這個概念?在《太空太陽能發電計畫》(The Case for Space Solar Power)一書中,作者曼金斯(John Mankins)認為,太空太陽能電池板每單位面積獲得的能量,可望達到地面電池板的四十倍左右。這是因為地面上有季節、日夜循環及天氣。

這樣的比較不太公平,因為太空有本身獨特的問題(例如太空岩石和輻射),但曼金斯先生只是試圖強調,太空太陽能說不定很有意思。還算公平啦。我們的問題是,假設太空獲得的太陽能量跟地面獲得的,真的是40比1(利用前面的估計),把太陽能電池板擺在太空的經濟效益還是很難說。

就算曼金斯先生最樂觀的數字是正確的,再加碼超級先進的太空電梯好了,以目前的比例來看,你付出電池板二十倍的價格,就可以得到四十倍的效率。這樣夠好了,但據我們猜測,等到我們有辦法建造99,500公里長的太空纜繩,那時候太陽能電池板的價格恐怕會下跌50%以上。

因此,即使未來太空發射可能相當便宜,在美國亞利桑納州建造四十片電池板,大概永遠比發射一片電池板到太空更便宜、更容易。

透過本書討論過的某些技術發展,或許我們會找到適當的機器人,但即使有了自動維修群體機器人,你還是寧可讓它們修理亞利桑納州的電池板,那裡有世界上最大的石化樹。

太陽能電池陣列的可能優點是,它們或許(在非常遙遠的將來)對於太空運輸很有價值。概念如下:從太陽附近的電池板蒐集能量,然後把能量發射到原本就在太空的飛行器。這或許真的是未來要走的路,因為太陽代表龐大的免費能源。但是等到我們有辦法發射載有維修機器人的龐大結構,據我們猜測,那時候又會有更好的選擇。

為了這本書,我們調查了一大堆新穎的科技,其中有些根本無法實現,或至少無法以最令人心動的形式實現。但是在我們看來,即使在最理想的情況下,太空太陽能也不會受到歡迎。假如我們的能源需求變得龐大無比,而且我們決定只使用可再生能源,或許有一天我們會真的沒有地皮可用。但這似乎不太可能。以目前太陽能電池板的效率來看,一座太陽能發電廠只要涵蓋不到10%的撒哈拉沙漠,即可符合全世界的電力需求。

話說回來,很多優秀人才認為它是有機會的。我們仍對此存疑。

二號墓:智慧型義肢

什麼是智慧型義肢(advanced prosthetic)?它包含的範圍有點廣,但其實我們對任何義肢都很有興趣,只要它能超越硬邦邦的木頭或金屬的典型樣式,並在功能上更接近傳統的肉質肢體。這涵蓋許多很酷的東西,從既堅固又有彈性的先進材料,到肢體具有內建電腦可試圖預測動作,乃至我們在上一章接觸過的神經義肢。

非電腦化的現代義肢已經非常厲害了。有了先進的材料和設計,即使看來相當簡單的設備,也能兼具功能及美觀。而且,3D列印機都無論是用來量身定製義肢,還是為往往平凡無奇的大量生產義肢增添繁複的設計,都占有一定的地位。

電腦化義肢更厲害。如同我們提到的,有些人造腿試圖確認患者正在進行何種步態(慢跑、奔跑、跳躍、爬樓梯、月球漫步等),然後做出相對的回應。它們並不完美,但對硬邦邦木頭使用的舊方法來說,這是很大的改進。