作者：（美）凯莉·魏纳史密斯 （美）扎克·魏纳史密斯
出版社：湖南科学技术出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
迷人的技术(让《科学》周刊主编开怀大笑的书，全球多位科学家与思想家幽默解答,改变未来的疯狂想法，亚马逊分类NO?1，读者评分8?2)试读：
献给我们的父母
帕特里夏·史密斯 卡尔·史密斯
以及
菲莉丝·魏纳 马丁·魏纳
没有你们，这本书永远不会被完成。
你们养育了我们，在我们生病的时候照顾我们，
在我们自顾不暇的时候替我们照看艾达，
以确保我们能时常得到片刻的喘息。
我们会永远对你们为我们实现梦想的付出心怀感激。
这本书既是我们的，也是你们的。序言咫尺之遥，瞬息之间
同很多书一样，这也是一本预测未来的书。
幸运的是，预测未来是颇为容易的。人们向来会对未来做出预测，可让预言成真却有一点困难，但坦率地说，真有人会在乎吗？
2011年有一篇名为“电视上的特约评论员是在夸夸其谈吗”的研究报告，26名权威人士的预测能力在这篇研究报告中被予以了评定。预测能力的评定范围介于“通常是正确的”和“往往是错误的”之间。
对绝大多数的人来说，阅读这篇研究报告的乐趣，在于发现某些人不仅是令人难以忍受的笨蛋，而且在统计学上，他们傻到了无以复加的地步。从科普作家的视角来看，这其中有一项更为激动人心的研究结果：不管这些权威人士的预测能力如何，他们所有人仍然没有失业。事实上，很多最糟糕的预言者都是最知名的公众人物。
如果预测能力和拥有成功的事业之间确实不存在关联，我们便可以把自己置身于一个有利的位置上了。毕竟那些权威人士试着去预测的，只不过是短期内那些打着口水仗的参政者之间会发生什么。他们不会试图去断定我们是否会在50年后拥有一台通向太空的电梯，我们是否会在不久后把我们的大脑上传到云储存中，机器是否会为我们打印出新的肝脏、肾脏和心脏，抑或医院是否会使用微型游泳机器人来治愈疾病。
坦率地说，要告诉你本书中任何一项技术，是否能在任何特定的时间范围内以最完全的形态得以实现，实在是难得离谱了。新的技术不单单是越来越好的事物的缓慢积累，间断性的飞跃——例如激光和计算机——往往取决于不同领域中不相关的发展。此外，即使在相关的重大发现被取得之后，一项特定的技术也不见得就能找到市场。没错，来自1920年的时间旅行者会发现我们有了飞行汽车，不过没人想得到它们。它们像是汽车的“象棋拳击赛”——偶尔看一次会觉得有趣，但在绝大多数的时间里，你宁愿这两者是分开的。
考虑到我们向你做出的任何预测可能不仅是错误的，而且是愚蠢的，所以我们决定运用一些我们从其他预测未来的书籍中所学到的策略。
首先是一些初步的预测：
我们预言计算机会变得更快；屏幕将获得更高的分辨率；基因序列测定会变得廉价；天空仍将是蓝色的，小狗仍将是可爱的，馅饼仍将是美味的，奶牛依然会哞哞叫，用作装饰的毛巾仍然只会对你的母亲来说才有意义。
我们强烈建议你在若干年之后再来评定我们的准确性。注意，我们没有划定时间范围，所以你的评定选择要么是“正确”，要么是“不算错”。
既然我们已做了一些初步预测，那我们便准备好了再做一些。我们预测，可重复使用的火箭的发射费用在未来20年中会降低30%～50%；用血液化验来诊断绝大多数的癌症在未来30年中将成为可能；纳米生物机器在未来50年中将能治愈大部分遗传性疾病。
好了，总共是11项初步预测。我们相信，如果我们能在这11项中命中8项，那我们就应当被视为天才，而且如果这些初步预测中有一个成真了的话，那便可以去撰写构思巧妙的新闻报道了，其标题像是“对基因序列测定的未来进行过预测的夫妇宣称，太空旅行会在不久后变得廉价”。
精准地预测未来是困难的，非常的困难。
新的技术几乎从不是那些怀揣着奇思妙想却离群索居的天才们的成果。随着时间的推移，这一点将变得愈发正确。未来的一项技术可能会需要以好些中间技术的发展为先导，而且在这些技术最初被实现的时候，它们中有很多也许会显得与这项技术没有关联。
我们在本书中讨论了一种在不久前刚被研发出来的装置，其名为超导量子干涉仪，亦被称为SQUID。这种极其灵敏的装置可以探测到大脑中不易被察觉的磁场，这是一种无须在颅骨上打洞便能分析人们思维模式的办法。
我们是如何获得这种东西的呢？
这么说吧，一个超导体是一种在不丢失电的情况下传导电的材料，这不同于一个常规导体（例如一根铜线），常规导体能很好地传导电，但在传导途中会丢失少量的电。
超导体的发现要从200多年前说起，当迈克尔·法拉第在制作一些玻璃器皿时，他意外地让留存在一支加压玻璃管中的气体变成了液体。那时没有电视，所以一群维多利亚时代的人对液化气体的想法感到兴奋不已。
正如事实所证明的，比起给气体加压，使气体冷却更容易让气体液化。这种领悟引导科学家发明了先进的制冷技术，使他们得以液化难以处理的气态元素，例如氢和氦。此外，你一旦把氢或氦液化，就能用它们冷却几乎一切你想冷却的东西了。
以氦为例，氦处于液态时的温度大概在零下450华氏度。如果你把它泼向任何一样东西，液态氦便会转化为气体并带走热量，直至你要冷却的东西也同样处于零下450华氏度。
后来，科学家开始好奇于导体在极低的温度下会发生什么。导体的性能会随着冷却而提升。简而言之，这是因为导体有点像是运输电子的管道，但它们并非是完美的，比方说，一根铜线中的铜原子会阻碍电子的运动。
我们一般说的“热量”确实只是原子量级上的高速晃动。当你加热（亦被称为晃动）铜线中的原子时，它们更可能会阻碍电子的移动。同样，当有人在你前面一再地变换着车道时，你接下来的行驶会变得困难。原子量级的晃动（亦被称为加热）意味着电子更可能会撞上铜原子，从而致使晃动加剧，而这便是为何笔记本电脑的充电器在使用一段时间后会变得很热的原因所在。
当你把液态氦放在导体（铜线）上时，铜原子中的晃动能量会被转移到氦原子上，并被气化的氦原子带离。这时铜原子的晃动减弱，而电子遇到的阻力则少了很多。铜原子的温度越低，电子的流动也就越容易。
那时有一场关于在趋于零晃动的情况下会发生什么的争论。有些人认为电导会停止，因为在那样的温度下运动应该是不可能的，即使是对电子来说。有些人认为电导率会变得极高，但不会发生什么特别的事情。
因此研究者开始把金属原子置于超冷气体中。其结果很是古怪，当一些金属达到某一极低的温度时，它们会变成完美的导体（亦被称为超导体）。如果你让这些金属保持超导状态下的低温，并把电放入一个由这些金属所构成的回路中，那电便会永远地环形流动。这听起来似乎是一个引人注目的有趣的科学事实，但它会导致各种各样的不可思议的事情！那股环形电流将产生一个磁场。此外，这意味着你可以将这些冷却的金属变成永久性的磁铁，其磁场强度取决于你加入的电流量。
随后，在20世纪60年代，一个名叫布莱恩·约瑟夫森的人（曾赢得诺贝尔奖，可如今却在剑桥捍卫诸如冷核聚变和“水记忆”之类如魔法般的无稽之谈）发现了一种能探测到磁场中细微变化的超导体排列形式。这种名为约瑟夫森结（Josephson junction）的装置最终使SQUID的开发成为可能。
那现在想一想，如果200年前有人来问你如何才可以制造出一种用于扫描人们思维模式的装置，你脱口而出的回答会是“嗯，首先我们得将一些气体留在一支玻璃管中”吗？
我们认为不会。事实上，即使是当最后一项重要的技术跨域——由一个认为水会记住添加物的人所发现的约瑟夫森结——被提出时，其理论上同样被认为是不可能的。后来，约瑟夫森结的性状得到了一套理论体系的解释，而这套理论体系是在法拉第去世很久之后才被发展起来的。
技术发展的偶发性是为何我们没有一座月球基地的原因所在，尽管我们曾认为我们如今会拥有，但我们确实拥有了口袋大小的超级计算机，几乎没有人曾预想到它的到来。
这种困难同样适用于本书中谈及的一切技术：我们能否建造一台通向太空的电梯，也许取决于化学家能多好地把碳原子排列在小小的吸管中。我们能否制造出只要我们说一声便能呈现出相应形态的物质，也许取决于我们能多好地了解白蚁的行为。我们能否制造医疗纳米机器人，也许取决于我们能多好地理解折纸工艺。或许最终它们都是无关紧要的。历史不存在必然性。
我们如今知道古希腊人能创造出复杂的齿轮系统，但从未制造出一座先进的时钟。古亚历山大港的居民拥有一台原始的蒸汽机，但从未设计出一辆火车。古埃及人在4000年前发明了折叠凳，但从未创立过一家宜家商场。
这一切也就是说——我们不知道这些东西何时才会出现。
那为何要写这本书呢？因为每天都有奇妙的事情在发生，从未间断，而绝大多数的人却并未意识到。还有人变得极其悲观，因为他们曾认为如今应该有了核聚变能，或去往金星的周末旅行。造成这种失望的并不只是对未来给予过度承诺的科学家，还有对未来做出过分许诺的书。同科幻小说一样，这些书往往忽略了处于我们和未来之间的经济和技术挑战。
我们不知道为何这些挑战在书中屡屡被忽视。如果到达月球是容易的，那阿波罗11号的故事会更为引人入胜吗？在我们看来，脑机接口的主意令人如此激动的部分原因，在于我们现在对如何解译思维几乎毫无头绪。在无尽的前沿上，有无数的问题有待被回答；有无数的发现有待被做出；有无数的荣誉有待被获得；有无数的英雄有待被戴上花环。
我们挑选了十个不同的领域来同你一起探索，并将它们从大到小进行了大致的排列：从外太空到巨型实验发电站，再从创造事物和体验世界的新方式到人体，一路下来直至你的大脑。请勿见怪。
每一章的指导原则都是这样的：如果你坐在一间酒吧里，有人问你：“嘿，核聚变能是怎么一回事？”那最好的答案会是什么呢？别人曾说我们不知道酒吧是什么样的，但我们真正想说的是，每一章都会告诉你一项技术，包括这项技术的现状，实现这项技术的挑战，以及这项技术可能会以何种方式令事物变得糟糕或美好。
对我们来说，科学进步不只是令人激动的，它还为我们创造着新的事物。明白开采一颗小行星或让机器人集群来造一栋房子有多么困难，会让新的事物变得趣味盎然。此外，这意味着当那些事物最终出现时，你将明白这究竟有多么振奋人心。
你还将了解到一些有关科学和技术走过的奇怪的弯路、钻进过的死胡同。我们在绝大多数章节的末尾提供了一些话题关注，这其中包括我们发现的一些稀奇古怪（或者叫人反感，抑或令人惊叹）但有价值的事实。这些内容有时与它们的章节直接相关，也有时只是我们在研究中发现的古怪事物，诸如由玉米面包所做成的章鱼之类极其古怪的事情。
为了完成所有这些章节，我们得阅读很多的技术书籍和论文，得和很多有些疯狂的人进行交谈。在这些人中，有些更疯狂一些，而他们是我们最喜爱的人。在我们所有的研究中，一种相同的结果是我们对每一个话题的先入之见都被粉碎了。总之，只要我们进行研究，便会发现我们不仅不了解技术本身，而且也弄不清是什么在制约着技术的发展。往往看似复杂的东西其实是很简单的，而看似简单的东西实则却是复杂的。
新的技术是美妙的事物，但就像米开朗基罗的圣母怜子像或罗丹的沉思者一样，制作它们通常是一种可怕的痛苦。我们想让你了解的不仅是一项技术是什么样的，还有为何未来要如此顽固地抗拒着我们的竭尽全力。凯莉·魏纳史密斯，扎克·魏纳史密斯2016年9月于魏纳史密斯庄园附言：我们还想让你知道一项实验，在这项实验中，大学生被强迫用一只鼻孔呼吸，然后参加考试。这和本书有关吗？有，我们保证。第1章通往太空的廉价方式要越过最终的边界太过昂贵了向上，向着那癫狂而炽热的漫漫碧空我翩然地跃上了那疾风呼啸的高度这里不曾有过云雀和鹰的翱翔在万籁俱寂间，我已心若无物在这一方不染微尘的圣洁中我伸出手，触到了上帝的面庞——小约翰·吉莱斯皮·马吉《晴空之上》，1941年
在这首诗中，你会立刻注意到的一个问题是作者完全没有提及费用。这是往往会在诗歌中犯下的一种明显的技术疏漏，所以我们又添了两行诗：当我问起飞向太空的费用后我转身而去，因为“我的天呐！”
此时此刻，要把1磅重的东西送入太空大概得花掉10000美元，相当于2500美元一个吉士汉堡。
这就是为何人类只去过月球表面6次，以及为何我们的月球车的有些部件比纸还薄的原因所在。我们在2017年拥有的太空旅行模式让1969年时的所有希望都破灭了，造成这个事实的原因并不是机械制造的不足或科学天才的匮乏，而是我们到达太空的费用一直居高不下。如果我们能大幅地削减这项费用，那我们将拥有更好的太空科学和通信系统，拥有获得太空资源和更好地控制气候的能力，而更好的是，太阳系将为我们敞开探索和定居的大门。
要弄清为何把东西送上太空是如此昂贵，那你就得明白造一枚火箭时应该着眼在什么地方。
火箭本质上是一根充满易爆物的推进剂，且是在顶部装载着极少量货物的金属管。就一项去往近地轨道（大约300英里的高度，是绝大多数航天发射的目的地）的典型发射任务而言，在质量上，你应该着眼于80%的燃料、4%的货物（4%其实是最高值了，如果你要去更远的地方，那这个值便接近于1%～2%）以及火箭自身所占的16%。
然而当你着眼于费用时，事情便反了过来。推进剂是可忽略不计的费用构成之一——它只会花费你几十万美元，因此差不多所有在使用后便被抛弃的火箭，其自身载具便占据了绝大多数的费用。
总而言之，发射火箭是非常昂贵的，而且火箭上绝大多数的空间是由推进剂所占据的。这为我们留下了两种方式去尝试大幅度地降低费用，以让去往太空变得廉价：
1.回收发射载具。
2.使用更少的推进剂。
载具回收在2015年突然变成了现实，我们会在下文中对此进行分析，但其基本想法是非常简单的——不是使用一次后就丢弃载具，这样便能节省费用。
使用较少的推进剂稍有些棘手，尽管推进剂占据着一枚火箭80%的初始质量。要弄清原因，先打一个比方——你驾车从俄罗斯到南非，然后折返。你有两种方式来获取你的燃料：
1.沿途在加油站加油。
2.在车尾拖上一辆油罐车，把全程所需的燃料放在上面。
当然，你更愿使用第一个选项，但想一想原因吧。
汽车可看作是一种将燃料转换成向前运动的机器。如果你的车非常的重，那它便会耗费更多的燃料来向前运动。如果你给你的车定期加油，那绝大多数的质量便会是这台车，而不是燃料。
在第二个选项的情况下，你将拖着一辆巨大的油罐车。燃料的质量可能比车自身的质量要大得多。特别是在最开始的时候，你将使用绝大多数从燃料中获取的能量来移动燃料本身，所以绝大多数的燃料都用去移动其他的燃料了。
那结果呢？在第二种情况下，你所需的燃料总量将远高于第一种情况下的。就像所有的航天火箭一样，构成其本身的大部分是燃料，而不是载具或货物。
遗憾的是，为火箭建造加油站是非常困难的，因此在没有重大变化的情况下，就太空旅行而言，我们只能在第二种情况下停滞不前。
这里有一个非常诱人的设想：如果发射载具能回收，那便可能削减航天发射90%的费用。或者说，如果你能只使用3/4的燃料量，那便能放入6倍的货物量，而这会把每磅货物的费用削减到1/6。
这里的难点在于你将同地心引力进行对抗。最廉价的可用轨道是近地轨道。人们常常认为“轨道”意味着那里没有重力，这是不正确的。事实上，国际空间站（现在正位于近地轨道上）通常位于250英里的高度，并承受着90%你在地球上所经受的重力，那为何宇航员会四处飘浮，好似那里没有重力一样呢？这是因为空间站运动得非常快——大概为每秒5英里。尽管他们始终受到地球引力，但他们总是在“错过”坠向地面的机会。
可以这么来想：假设从一座塔的顶端发射一颗炮弹，如果你将它轻轻地发射出去，那这颗炮弹飞不了多远便会坠向地面；如果你以快到难以置信的速度把它发射出去，那它便会飞向太空，但在坠向地面和飞向太空之间存在着很多的中间情况。就一个特定的高度而言，存在着一个慢到足以令炮弹不会离开地球，又快到足以让炮弹不至于重重地落向地面的速度。如果你骑在这颗炮弹上的话，你便会坠落，因为重力会把你往下拽。与此同时，因为你运动得足够的快，所以你将能看到地球的曲线。当你从地球上的某一点开始直线移动时，地球的曲线便会下降并离你而去。重力会让你下落，但速度却让你保持上升，因此你会绕着地球一圈又一圈地运动，你便在“绕轨运行”了。
虽然近地轨道是最为廉价的轨道，但要到达那里仍然过于昂贵。将一大件金属体加速到每秒5英里并不是一件容易的事情。如果我们想拥有电影里那样的太空船，而不是被包裹在箔纸中的巨型锡罐，那我们便需要一种更廉价的发射方式。我们的现状如何？方法1：可重复使用的火箭
从短期来看，可重复使用的火箭是实现更为廉价的太空发射的最佳选择。它们是传统的火箭，但它们在完成任务后会落向地面并降落，不会像现在的火箭那样坠入海中，虽然这并没有解决火箭只能装载4%的货物的问题，但这可能会促使费用下降。
尽管这种方法存在着一些困难。你必须得让火箭上留有用于降落阶段的额外推进剂，而这会降低效率。若想让火箭携带最少可行量的额外推进剂，可这会令降落阶段变得异常困难。
一个严重的问题是，没人知道翻新一枚已被使用过的火箭得花多少钱。这可是要进入太空的东西，你不能只给它涂上一层光亮剂后便放回到发射平台上。
美国的航天飞机——被设计成了一种可重复使用的发射载具——到头来反而比常规火箭的费用更高，因为翻新太过于昂贵。关于这是谁人之过的争论一直不绝于耳——工程师、国会、空军、反对的公众和更多人，其实这项计划主要是由重复发射航天飞机的费用所终结的，而这正是为何当很多人在为航天飞机的退役感到难过时，许多太空迷却很乐于看到它离去的原因。
然而有理由期待一种更好的可重复使用的发射载具能被创造出来。当我们在写这一章时，太空探索技术公司（SpaceX）成为首家成功地将货物运入太空，然后把火箭的一部分进行回收的公司。
如果可重复使用的发射载具的费用真能被降低的话，这在一代人的时间内可能会是太空旅行上最大的进步。曾在我们观看一次航天发射的时候，一位读者发推特说尽管他在儿时见证了登月，可他发现可重复使用的发射载具是更为令人激动的。这听起来很疯狂，但他领会到了一点——登月无疑是更为伟大的技术壮举，但高昂的费用限制了登月的次数。费用究竟能下降多少一直处于争论之中。埃隆·马斯克似乎宣称过他最终能让费用降到百分之一。在更近一些的时候，太空探索技术公司的总裁格温·肖特维尔宣称他们目前的猎鹰九号能提供7折的费用优惠，然而即使可重复使用的发射载具目前只意味着很小的费用下降，可它们也许代表了一种未来能节省更多发射费用的途径。通向火星之路也许正是由很小幅度的费用下降所铺就而成的。方法2：吸气式火箭和太空飞机
飞机已经飞得很高了，那为何我们不能让它们飞得更高一点，这样一来，它们不就到达太空了吗？
不行。为何总有人会这么问呢？天哪。
如果你想把一颗人造卫星放入轨道，那最难的地方就不是要飞得很高，而是要飞得很快，而这会耗费很多的推进剂，但使用一架太空飞机或许能使费用大幅地下降。要弄清原因，那你就必须理解什么是推进剂。
如果你把推进剂称为“燃料”，那美国国家航空航天局的一位工程师便会用一部TI—83来揍你。推进剂其实是两样物质——燃料和氧化剂——的混合物。当你想获得一次燃烧反应时，你需要三样物质：燃料、氧化剂和能量，比方说，当你要燃起一堆营火时，燃料是木头，氧化剂是——你猜到了——氧气，而能量是一根被点燃了的火柴。
一枚火箭里同时携带了燃料和氧化剂。氧化剂和燃料的实际比例会根据火箭和任务的不同而有所变动，但大致说来，推进剂中的大部分都是氧化剂，而氧化剂通常是液态氧2，可火箭在大部分的旅程中明明是被氧气给包围着的，为何要携带液态氧呢？
简而言之，这是为了保持简单。火箭是一种依靠蛮力到达太空的方式。你把一切你所需的东西放在一根管子里，然后借助爆炸一飞冲天。如果用一架飞机的话，你或许能从空气中，而不是从携带的氧化剂中获取的氧气来提高效率，但这将让一台本就已很复杂的机器变得更为复杂。
对一架太空飞机来说，最大的问题在于需要为其配备不同类型的引擎，以应对不同的速度要求和去往太空的途中会遇到的各种状况。其原因如下：
当今绝大多数的飞机所使用的是涡轮风扇引擎。它们有点复杂，但基本原理是很简单的。风扇会将空气吸入一个燃烧室中，然后将之压缩，所以一个很小的空间内会有很多的氧气（你的氧化剂！）。接下来，燃料会被注入并被引燃。其结果便是当涡轮风扇引擎吸入更多的空气时，它会把热的压缩空气向后方排出，如此一来，引擎后方的气压便会高于引擎前方的气压，因此飞机会向前移动。
当飞机接近音速时，或者说处于767英里（亦被称为1马赫）的时速时，涡轮风扇引擎便会遇到麻烦。在音速下，空气绕过飞机的速度无法同它积聚的速度一样快。如果引擎前方的进气口是一个风扇的话，这便会造成问题。
一种解决办法是使用所谓的加力燃烧室。加力燃烧室会吸入涡轮风扇发动机后方的剩余空气，然后向它泼洒更多的燃料并引燃它。简而言之，在飞机的后方制造出少量持续的燃料爆炸。利用这种方法，飞机能达到1.5马赫，尽管这并不是特别高效的，但飞机一旦达到1.5马赫的速度，就可以使用冲压式喷气引擎了。
冲压式喷气引擎是一种非常简单的机器，但制造起来没那么容易。大致说来，把涡轮风扇引擎中的所有活动部件——包括风扇——给去掉。这种引擎不需要一个压缩空气的风扇，因为速度会压缩空气。飞机飞得很快，所以空气会挤入一个燃烧室中，而当其中被加入燃料并点火时，内部的空气速度会减慢，但这里的问题是冲压式喷气引擎不能在一开始的时候便被使用，因为速度本身才是空气压缩机。飞机一旦达到1100英里的时速，就只能使用冲压式喷气引擎了，比方说，一架SR—71侦察机上就配备有一台涡轮风扇引擎。一旦飞机达到适当的速度，这台引擎就会通过改变形态，来像冲压式喷气引擎一样地运转。
飞机一旦达到极快（但并未快到能停留在近地轨道上）的速度，就得使用一台“超音速燃烧冲压喷气引擎”了。超音速燃烧冲压喷气引擎是一种更简单，但也更难制造的机器。大致说来，超音速空气进入引擎，并在速度不减慢的情况下与燃料一起被直接引燃。之所以可以这么做，是因为氧气来得太快了，以至于在不用压缩的情况下便取得一次燃烧反应，但——可以这么说——在超音速的风中点燃一根蜡烛并非易事。超音速燃烧冲压喷气引擎尚处于试验阶段，但当超过4500英里的时速时，它们是最为高效的办法。理论上，它们能达到25马赫，即轨道速度。已经有一些超音速燃烧冲压喷气引擎的研究项目了，这其中大部分是军用的，但全都收效甚微，而且当前它们无一能接近轨道速度。
一架理想的太空飞机应该能依次使用不同类型的引擎来抵达太空。一旦到达太空，就没有氧气可用了，所以太空飞机很可能得切换到使用火箭推进剂的传统方法，但通过使用来自于空气中而不是搭载的氧气箱中的氧气，太空飞机可以降低燃料的使用，这可能足以让太空飞机携带10倍的货物量。
此外，不同于火箭，太空飞机更容易被回收。如果太空飞机能在不造成太多损坏的情况下重复降落，那便解决了载具损失和燃料效率的问题。
难处在于所有的这些引擎都必须能在极端环境中运转。要优化一台超音速燃烧冲压喷气引擎，需要针对的环境是非常极端的，以至于单是在地面上模拟这些环境的费用就已非常高昂了。
一家名为反应引擎（Reaction Engines）的英国公司正在研制一种名为云霄塔的载具，它使用的引擎名为SABRE，即协同吸气式火箭引擎（Synergetic Air-Breathing Rocket Engine）。我们猜想这家公司很快便将研制出“ABRE”（吸气式火箭引擎）部分，然后花些日子来决定“S”（协同）部分。简单来说，协同吸气式火箭引擎是一种火箭，但它是以吸入外部氧气的方式来进行一部分推力反应的。他们的引擎被设计成了能高效地从一台涡轮风扇引擎切换到一台冲压式喷气引擎，再到一台火箭引擎。研发者可能尚未着手于如何让这种引擎切换到以一台超音速燃烧冲压喷气引擎来运转，为什么？因为没人真正知道这该如何来完成。
这是一次既昂贵又艰难的尝试，但他们确实从欧洲空间局和英国政府获得了数量可观的资金。如果事情顺利，他们有望在10年内让一架配备了这种引擎的先进飞机投入使用。
相对于缺点而言，火箭的优点是简单。一枚老式火箭在低速、高速、浓密大气、稀薄大气和零大气下都可以良好地运转。方法3：极其庞大的超巨型大炮
一种节省火箭燃料的办法是不使用燃料。我们刚刚讨论了火箭是如何被推进剂所拖累的。如果用一场巨大的地面爆炸来替代在通往太空的路上相对缓慢的受控燃烧会怎么样？当然，一般来说，你必须使用大量的爆炸物，但这些爆炸物并非是用于抬升更多的爆炸物的，所以这将节省大量的总能量。
注意，这种办法的成本可不低，而且需要一门长度很可能将达到几千英尺的大炮，其配备的一根接近10英尺口径的炮管里填装着足有好几吨重的爆炸物，但这种办法的优点是不会有废弃的部件，不需要用燃料去运送燃料，以及几乎每次发射都能让货物直达太空。
这并没有听起来那么疯狂，而且至少已经有两个资金充裕的政府项目正在探索这种办法了，我们在本章中将着重对其中的一项进行讨论，但这种办法存在两个主要缺点：
首先，每次发射时必须引起一场巨大的爆炸，所以如果想在不花费太多费用的情况下重复使用这种东西，你就需要某种能频繁地承受好几吨被引爆的爆炸物的燃烧室。
其次，发射一门大炮并不是一件很好玩的事情。好吧，事实上，如果你被从一门太空大炮中发射了出去——这不是一件好玩还是不好玩的事情——你只会被撞得粉碎。
杀死你的不是速度，而是加速度，即速度的变化。
当你在一台上升的电梯中时，你会感觉到好像在被往下压，而这只是一种很小的加速度。相比之下，你在一台过山车上可能会感受到5倍于电梯的加速度。通过训练，人类在不会昏迷的情况下能忍受10倍或20倍于电梯的加速度。超过这个水平，人就可能会死亡。为什么？当你加速一辆汽车时，一个杯子中的水会急剧地后倾，并在加速停止前保持着这样的倾斜。想象一下，这个杯子是你的身体，而水是你的血液。对了，你的时速要在10秒内达到17000英里，而不是60英里。
就一门基于爆炸的太空大炮而言，我们谈的是5000～10000倍于电梯的加速度。易碎的东西不会从一门大炮被发射到宇宙中，这包括易碎又渺小的你。
这也许没有听起来那么糟糕。你仍然可以发射一些“被加固过的”货物，例如经过特殊设计的电子器件。你还可以发射各种各样的原材料：金属、塑料、燃料、水和牛肉干。一个主意是，让一种轨道加油站接收从一门大炮中发射的燃料。
就其本身而言，一门太空大炮并不是一种探索太空的绝佳途径，但如果你把一门太空大炮和一座太空中的轨道工厂联系起来，那我们或许就可以着手来干了。这里的想法是把原材料发射到轨道工厂上去，用以建造巨型太空船，然后从这座工厂出发去探索太空。就恼人的易碎货物而言——例如人类——仍需要一种更“懦弱的”发射方式，例如火箭，但对一项已经在宇宙中开始进行的大型太空任务来说，你要运送的货物大多是金属、塑料，以及为脆弱的人类提供的补给。所有这些东西都可以被“加固”并被发射到轨道上去。
另一个选择是让一门大炮的发射速度足够的慢，以让货物经受一种人类能够承受的加速度水平。
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