Q．我们有足够的能量把现在地球上的全部人口都搬到太空中吗？
——亚当
A．许多科幻电影中都出现了与此类似的情景：人类出于污染、人口过多或者核战争等原因放弃了地球。
把人弄到太空中并不容易。不考虑人口暴减的可能性，那么把所有人口发射到太空中去在物理上可行吗？甚至假设我们不用关心到了太空之后要去哪儿，我们就是想要离开地球。
要想知道这么做是否可行，我们先要知道一个绝对底线：把一个人送到太空所需要的最低能量是40亿焦耳。不管你是用火箭或者大炮，还是用太空电梯或者梯子，把一个65千克重的人搬运出地球的引力范围至少需要这么多能量。
40亿焦耳是多少？这差不多是1兆瓦时（一个普通美国家庭1～2个月的用电量），或者90千克汽油所蕴含的能量，或者一个载满AA电池的货车所携带的电能。
40亿焦耳乘以70亿人口就是2.8×1018焦耳，也就是8拍瓦时。这相当于全球年耗能的约5％，总量确实很多，但也不是不可能凑齐这些能量。
然而这40亿焦耳只是一个下限，在实际操作中还要看我们选用怎样的运输方式。如果我们打算用火箭，需要消耗的能量就远大于此。这是源于火箭科学中一个最为基本的问题：消耗的燃料也需要我们自己携带。
我们先回到之前提到的90千克汽油的类比上来，因为这样能更好地解释这个宇宙飞行中的关键问题。
如果你想要发射一个65千克的飞船，那么我们需要约90千克的燃料。我们把这90千克燃料搬上飞船，现在飞船的质量变成了155千克。155千克的飞船需要215千克的燃料，因而我们需要再加125千克的燃料……
幸好我们有方法摆脱每增加1千克的质量就需额外加1.3千克的燃料的死循环，应该注意到我们并不需要把所有的燃料都带到目的地，而是边飞边消耗燃料，这样飞船的质量就会越来越轻，加速所需的燃料也就越来越少。但我们还是需要带够一定量的燃料，计算为达到给定速度需要多少推进剂的公式就是大名鼎鼎的齐奥尔科夫斯基火箭方程：
初始质量和末质量分别是燃烧前后飞船加上燃料的总质量，而排气速度则是燃料燃烧后产生的气体喷出喷口时的速度，对火箭燃料来说这个速度在每秒2.5～4.5千米之间。
这个公式中最重要的是速度变化量（也就是我们想要达到的速度）和排气速度（推进剂离开火箭时的速度）之间的比值。如果想要离开地球，那么速度变化量在垂直方向上至少需要每秒13千米，但排气速度最大也就约每秒4.5千米，因而所需燃料重量和飞船总重量之间的比值至少为e（13.5/4.5）≈20。也就是说如果速度变化量和排气速度的比值为x，那么飞船的质量每增加1千克，我们就需要携带ex千克燃料。
随着x的增长，这个数字会变得非常庞大。
总之，要想用传统的火箭燃料摆脱地球的引力束缚，1吨重的飞船就需要20～50吨燃料。把所有人类（总重量大约4亿吨）都发射到太空去则需要上百万亿吨燃料。这可是很大一个数字。如果我们用的是以烃类化合物为基础的燃料，那么将消耗全球剩余原油储量的一大部分。而且现在我们还没考虑飞船本身的重量，还有水、食物和我们的宠物的重量呢。1我们还需要许多燃料来建造这些飞船，把所有人类都运送到发射场地等。虽然并不是完全不可能，但很明显这非常不现实。
但我们可用的并不只有火箭，还有听上去更加疯狂的方法，比如沿着绳子爬到太空去，或者用核武器把我们炸飞到太空去。这两个想法其实真的是严肃的——即使有点太野心勃勃——发射计划，而且自从太空时代开启以来，人们就一直在琢磨怎么付诸实践。
第一个方法就是“太空电梯”设想，它是科幻作家的最爱。这个方法其实就是绑一条绳索在围绕地球飞行的卫星上，这颗卫星的距离远到离心力能够把这根绳索拉紧。然后我们就可以用平常的太阳能或核电站，或随便什么好用的方法驱动电机，来把我们沿着绳索送上太空了。这个方案最大的工程难题在于，这根绳索所需要的强度是我们能够建造出来的最坚韧的材料的强度的好几倍。有人希望碳纳米管能够满足所需要的强度，于是“祭出‘纳米’这个前缀就可以轻松解决的工程难题”的长长名单上，又多了一个名字。
第二种方法就是核脉冲推进，这种方法能将极大质量的物体加速到很高的速度。它的基本原理就是你不停地往外扔核弹，然后借助核爆的冲击波前进。你可能觉得核爆会摧毁飞船，但事实是如果你能装备一个精心设计的护盾，在护盾解体前冲击波早就消散掉了。如果这套系统足够可靠，那么理论上它能把一整个街区送上太空，这样离实现我们那个伟大目标也就不远了。
这个方案背后的工程原理在20世纪60年代就已经被认定是非常健全的了，在弗里曼·戴森的指导下，美国政府曾一度想要造出这样的飞船。这个项目被称为“猎户座计划”，弗里曼的儿子乔治写的一本很棒的同名书里详细地介绍了这个项目。后来这个项目连一个原型机都没造出来就被取消了，核脉冲推进的支持者们至今仍然对此耿耿于怀。但其他人则认为当想象一下他们要做的事情——在一个盒子里装上大量核武器，把它抛到空中，然后不停地引爆核弹——这个项目居然还有目前的进展就已经让人匪夷所思了。
所以答案是只把一个人送上太空是非常容易的事情，但要把所有人类都送入太空则会将我们的各种资源都推向极限，甚至还有可能毁掉整个地球。这时就真的是“一个人的一小步，全人类的一大步”了。
————————————————————
1．单美国宠物狗的重量就有大约1亿吨。