即便這類大型更新專案每隔幾百年才需要一次,若一個專案耗時數十年,那麼你的巢都中仍會有相當一部分割槽域常年處於混亂狀態 —— 即便其他地方都非常美好宜人。事實上,有些區域可能會持續燃燒數年之久,而另一些區域的建築內部可能已經長出了整片森林或叢林。
在探討現實可行性時,我們還需要考慮另一個關鍵因素:熱量和能源。正如我們在之前經常討論的巨型結構那樣,問題不在於你從哪裡獲取能源,而在於當能源不可避免地轉化為熱量後,你如何將其排出 —— 食品生產也是如此。人們吃的每一份食物都需要能量來生產或進口,他們使用的每一件電器也是如此,而所有這些最終都會以廢熱的形式存在。巢世界不會在露天環境下種植食物,它們可能會通過封閉的超級溫室、垂直農場或巨大的地下人工照明種植艙來生產食物;可能使用土壤種植或水培技術;可能跳過植物和肉類,轉而利用巨大的藻類和酵母培養罐,再新增人工調味劑;也可能從其他星球進口食物。所有這些過程都會產生廢熱,工廠的運轉、電視的使用,以及你所進行的任何活動,都會產生廢熱 —— 如果你產生熱量的速度超過了將其排放到太空中的速度,你就會被活活熱死。
不過,食物是人類生存的根本,所以讓我們快速探討一下每種生產方式,並給出一些估算。我們將以地球為基準,儘管巢世界可能是更大或更小的行星、衛星、小行星,甚至是圍繞恆星殘骸建造的巨型建築。
傳統農業可能受到液態水和適宜氣候的限製。以我們目前的技術水平,如果專注於高熱量作物,並且不介意基本上開墾所有土地,那麼我們的糧食產量可能會達到現在的 10 到 20 倍。每英畝養活 20 人或每公頃養活 50 人是完全可行的,而海洋養殖技術可能也能達到類似的產量。這個數字可能有些不確定,因為我隻是簡單地將全球總英畝數乘以當前的最大產量,但稍後我們會看到,人們可能更傾向於選擇占主導地位的室內種植方式。我們姑且假設大型發電廠或能量傳輸站能夠讓你大規模生產幾乎無限量的氮肥,並從土壤、空氣或水中提取其他大量營養素和微量營養素。這可能足以養活近萬億人口 —— 暫且忽略這會帶來的持續生態和後勤噩夢,這種模式或許是穩定的。但這並非巢世界,因為萬億人口在密度極高的超級城市環境中,甚至在大型現代市中心區域,僅需一個州或更小的國家就能容納。
這類農業的第二階段是逐步將所有區域用穹頂覆蓋起來。這能讓你控製溫度和濕度,節省抽水成本,抵禦病蟲害、疾病和水汙染。在這種設定下,你的糧食產量很容易就能翻倍以上,而且這基本上可以在任何行星上實現。我們目前的人口增長率並不高,而且可能會達到峰值,否則我會說,這種農業模式有望在我們有生之年成為主流。由於我們在最大限度地提高溫室的熱量產量方麵缺乏太多實踐,因此很難得出精確且有意義的數值,但至少我們可以預期,每英畝或每公頃被改造的土地能夠養活 100 人或 250 人。而大型浮動溫室,或那些利用城市下方排出的廢熱來加熱的苔原地區的溫室,基本上可以讓整個行星表麵都成為可耕種的農田。
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這使得僅依靠該行星自身資源養活超過 10 萬億人口成為可能,而且如果人類的典型住所和工作場所是相當普通的摩天大樓,那麼大部分土地仍可用於建造城市。這還假設植物的光合作用效率冇有重大提升 —— 陽光照射到葉片上的能量轉化為可用食物熱量的效率通常不到 1%。但如果在土壤上使用反光箔,並且通過基因工程改造植物,使其能夠利用綠光等其他波長的光進行光合作用,那麼這些數字可能會大幅提高。在阿西莫夫《基地》係列中,川陀的巢都依賴 20 個專門從事農業、隻為其供應食物的行星 —— 這樣的農業行星很可能就是這個樣子:一個專門用於農業的世界,能夠養活數萬億人口,而不像《基地》中描述的那樣,幾十個行星隻為一個僅有 400 億人口的世界提供食物。事實上,一個由幾十個專門農業行星支援的世界,可能能夠養活 100 萬億甚至更多人口;而一個擁有數百萬個世界的銀河帝國,完全可以專門劃出數百個行星,來支援一個擁有千萬億甚至更多人口的超城市化首都星球。
有趣的是,科幻作品中對全球城市的描繪,在規模上反而不如以漠視科學現實著稱的《戰錘 40000》那般 「現實」—— 該設定隨意暢想了數個萬億人口級別的世界,並估計地球的人口超過千萬億。畢竟,若將美國的一個鄉村縣(美國約有 3000 個縣)與一個擁有數百萬個世界的帝國相比,一個縣就相當於一千個行星,而一個農業縣將其幾乎所有產品運往附近飢餓的大都市,這並冇有任何不現實之處。
行星擁有深厚的引力井,而一艘普通的宇宙飛船要脫離引力井,所產生的熱量和所需的能量,比在水培艙中執行一些種植燈要多得多。因此,隻有當你同時具備廉價的太空發射方式(如太空電梯或反重力技術)和超便捷、超快速的星際旅行方式—— 這對熱量管理也很有幫助 —— 時,行星間運糧才具有意義。否則,更合理的做法是在同一太陽係和大致軌道區域內,利用豐富的陽光建造無數廉價的太空農場,然後再將食物運送到行星上。事實上,甚至更優的選擇是在太空進行能源生產,然後通過超導體或微波束將能量傳輸到行星表麵 —— 因為發電廠產生的大部分能量都是熱量,而非電能。
從運輸量來看,每人每天大約需要 1 磅(約 0.45 千克)食物,每年約為 200 千克;對於萬億人口來說,每年的食物需求量約為 2000 億噸 —— 這個數字既龐大又微小。科幻作品中常見的那些長達數英裡的飛船,僅需每天滿載往返一兩次,就能獨自承擔起萬億人口的全部食物運輸任務。不難想像,也需要數百萬人和起重裝置來解除安裝這些飛船。與在行星上建造大型水培農場相比,這種方式是否能節省熱量或能源,還存在一些爭議 —— 因為在地球這樣的高重力行星上,大量物質進入大氣層時,其動能會全部轉化為熱量,每千克物質產生的熱量高達數十兆焦耳,實際上比同等重量的化學燃料燃燒時釋放的熱量還要多。火箭方程的苛刻限製可以說讓你 「得不償失」。這也是虛構故事中往往需要保持物資稀缺的原因之一:食物簡陋且量少,因為這能讓設定更顯嚴酷;但在設定內部,其合理性在於,一個行星會試圖最大限度地養活人口,這就需要剝離基本食物中的所有奢侈品,以便養活更多人。
或者,通過太空電梯或軌道環(如特奧・馮・卡門所設想的)將物資運上運下,你可以將大部分能量回收為電能。你或許可以在廣闊的軌道農場陣列中高效種植食物,並通過實際的物理電梯轎廂(而非宇宙飛船)將其固定在深空軌道上。這可能最好與 「種子庫」 的理念相結合 —— 在行星上儲存大量食物,同時在行星上也進行大量食物生產。那些太空農場和太空能量收集器並非防禦堅固的陣地,儘管一支試圖摧毀它們以及眾多混合太空堡壘的艦隊,在圍攻你的世界之前會遭受重創,但這些設施最終還是會被摧毀。而深處地下、人工照明的水培農場則可以被建在地下數公裡處,即使是地震武器也難以觸及。