第263章 太空大炮（2/2）
如果不追求拋射体达到轨道速度，只需要天鉤对接速度，这是个不错的选择。不用说，用气球支撑结构会面临很多问题。
我们还有主动支撑方案，我之前提到过。详细解释会放在即將推出的太空塔一期，现在先简单说明：它通过向上发射物体，让平台或塔悬浮起来。从某种意义上说，它和质量投射器相反——地面上有一个小型投射器，向上发射高速带电粒子，管道通过电磁力让粒子减速，而非加速，管道获得向上的动量，从而保持悬空。切断粒子流，管道就会下落，这也是“主动支撑”的由来。
不过別以为这会让管道猛地砸向地面，我们说的就是用来加速舱体的那根空心管道，只是更薄一些，稍后我们会看到这相当安全。
首先我们来聊聊在地球以外使用这种技术。本系列主要聚焦於脱离地球，所以今天大部分內容都围绕地球展开，但和其他期一样，我想花几分钟聊聊在地球以外的星球使用这项技术。
在月球、小行星等无大气天体上，这是运输大宗金属的绝佳方式。我们可以在月球上建造大型金属加工厂，把產品运回地球轨道，成本可能比从地球发射低得多。
这里也是发射远征飞船的理想地点，因为引力极小，且没有空气消耗初始燃料。而且在那里建造设施成本低得多。
月球和其他类似天体引力小，所以搭建炮管支架更容易，甚至不需要搭建——我们把炮管抬高是为了避开大气层，减少飞船或拋射体受到的摩擦和阻力，而大多数低引力天体几乎没有大气层。
不过土星的卫星土卫六是个例外，它的引力只有地球的14%，逃逸速度仅2600米/秒，是地球的23%；但它的大气层比地球浓密得多。所以土卫六是建造地球式设备的理想地点，更低的引力让建造更轻鬆，金星可以说也是如此。
有趣的是，这两个星球都富含氮——氮在太阳系其他地方並不丰富，却是建造地外居住空间的关键物质，无论是改造商场之类的场所、在月球和小行星上建造棲息地，还是在太空中自由漂浮的旋转棲息地都需要。
所以我完全可以预见，金星和土卫六会发展出以太空炮为核心的大型出口產业，把装满加压氮气的巨型薄壁舱体射向太阳系其他地方。考虑到任何大型项目所需的氮气量，用“大炮”来比喻再合適不过了，因为发射舱体的频率可能和机关枪差不多。
在无大气的月球或小行星上，这种设备效果极佳：没有空气摩擦，也不需要坚固的隧道结构来维持真空，就像一条铺设在地表的铁轨，提供电力和反推力，直到速度足够高，就能释放舱体，让它飞入轨道。
但在金星这样有浓密大气层的星球，而且我们主要想开採的就是大气资源时，可以考虑把整个太空炮放在气球上，悬浮在高层大气中。这个气球方案我们会在后续一期详细讲解。
浮力在气態巨行星上效果不太好，因为它们主要由氢和氦组成，也就是我们在地球上用来让飞艇升空的气体，但飞行依然可行。
不固定在地面的太空炮还有一个问题：后坐力会把它向后推。
开採气態巨行星的主要原因，是拥有聚变经济，而且是规模极大的聚变经济——因为聚变虽然用氢，但消耗量极小，一小罐氢產生的能量就相当於一艘油轮。
氢还有很多其他用途，比如製造水或氨，但这些物质在太阳系外侧的冰质天体上储量丰富，而且不需要克服巨大的引力井就能获取。所以只有当能源需求比现在高数百万倍时，我们才会开始开採气態巨行星的氢。
不过如果真的拥有这样的聚变经济，就可以用大气中的气体为太空炮供能，让它把压缩氢舱体射向太空，同时作为自身的推进剂，保持自身位置稳定。
不难想像，巨型太空炮带著巨大的机翼，向太空喷射压缩气体作为喷气推力，维持悬浮状態。
最后，它们在任何天体的轨道上都很有用，尤其是太阳能充足的地方，可用於將飞船射出引力井，和我们在其他期讲过的天鉤或太空电梯配合使用。
轨道质量投射器可能只需要一根提供电力的繫绳和一个反推装置，就能让飞船高速飞向太阳系。
质量投射器也不一定是刚性物体，可能只是一根载有电流的绳索，一端有磁铁，用来抓住驶来的飞船，飞船再利用这根绳索减速、获取电力並获得反推力，有点像从绳索旁坠落，抓住绳索减速——就像滑索，只不过用磁铁代替靴子和手套。
同样的方法也可以用在太空中的大炮上：先射出繫绳，让飞船沿其运动，完成后再收回，这样可以在短时间內以任意角度部署，不会在太空中留下杂物。
我们大多想到用它们来提升速度，但它们也可以像天鉤一样用来减速，天鉤还可以用来发电，而非恢復动量，或者用来让物体减速，缓慢进入大气层。
还要说明的是，驱动这些设备不一定非要用电磁力，但在大多数情况下，电磁力似乎是最佳选择。我们可以在舱体背面安装高反射层，让雷射或微波来回反射，实现加速，就像我们在《星际高速公路》那看到的一样。
在某些情况下，轻气炮方案也適用——用最便宜、最安全的方式完成任务就行，而目前看来，电磁推进是最佳选择。
接下来我们聊聊安全性。正如“炮”这个名字所暗示的，这类技术显然可以武器化，但太空炮在这方面的安全风险並不大。
为送入轨道建造的太空炮，不太可能被劫持用来轰击城市；虽然把它改装成发射巨型炮弹的火炮確实可行，但过程耗时费力，逻辑上也不划算。想把炸弹送到任何地方，有更容易的方法。
和我们討论过的其他系统一样，它们也可能遭遇事故或恐怖袭击，但正如我们之前提到的，可以配备降落伞和爆炸装置，让受损分段缓慢落回地面。
不过它们可能比太空电梯或天鉤更重，而且没有任何分段会在重返大气层时烧毁，所以如果没有减速就落地，会对正下方造成一定破坏，就像倒塌的桥樑一样。
因此，把管道大部分建在人口稀少的地区是个好主意，而且较短的管道通常末端在山顶，你也可以把它建在海洋中。
这不算太大的问题，而且我们说的也不是整根管道倒塌，只是两个塔架或气球之间的分段。建造时一定会设计可分离分段，用爆炸螺栓断开，塔架也是如此——如果用气球悬空，也要能拆成小块，让它们侧向飘落，用降落伞减速。
即便没有这些装置，巨大的空心管道或细塔架落地时，速度和质量也不会造成毁灭性衝击。当然，你肯定不想把它们建在人口密集区，但发射站可以设在城市里，因为发射站在地面，发射过程既不会很吵，也不会有危险。
所以和太空电梯一样，它可以从人口密集区直接发射，让进入太空变得有点像乘坐加长的地铁或火车。
管道受损並没有有些人暗示的那么严重，超级高铁也是如此，原因相同。管道上的小孔不会导致空气剧烈对流。
在高空，这个问题更小，因为那里的气压只有地面的极小一部分。在舱体后方炸出一个洞不会有任何影响，因为空气来不及追上舱体造成麻烦；如果在前方炸出洞，需要很大的洞才能让足够多的空气快速涌入，造成严重问题。
这种情况下，只需要让舱体在受损分段处启动推进器，留出足够空间避开受损部分，然后滑翔落地即可。
而且泄漏最快的地方大多在地面附近，那里气压更高，也是泄漏影响最小的地方。轨道最初几公里的速度不算特別快，所以缓慢漏气不会造成太大阻碍。
成本方面，这种设备造价相当高。超级高铁的预估成本约为60亿美元，而我们还需要把整个管道抬高，估算成本很难，也很大程度上取决於建造方式。
但超级高铁的预估成本可以作为最低参考价，不包括更短、海拔更低、用於高加速度发射货舱的版本。
最著名的质量投射器设计名为“星际缆车”，他们提出了相当可靠的方案和成本估算，我们来看看。
星际缆车第一代方案预估成本190亿美元，设计用於无人舱体，沿130公里长的隧道以30倍重力加速，从山顶射出。
第二代方案是1000公里长的管道，出口海拔22公里，以3倍重力搭载乘客，预估成本670亿美元。
两个版本將有效载荷送入太空的成本都略高於每公斤100美元，远低於当前发射成本，不过仍高於太空电梯。
他们还有1.5代方案，设计用於更低的出口速度，与天鉤配合使用，轨道长度比第二代短得多，只有约270公里，同样从山顶或更高位置射出。
我尤其喜欢星际缆车1.5代方案的变体：这种太空炮把高超音速飞机以实用范围內的最高速度和高度射出，然后与性能最佳的天鉤对接。
这是一个三步流程，代表了当下我们若有需要就能建造、以低成本將大量货物送入轨道的最佳方式。
当然，它的每公斤发射成本远低於传统火箭，而我们现在已经不再专注於传统火箭了。