我的專業是城市規劃，後來從事和空間設計有關的工作。作為一個超過二十年的科幻愛好者，曾經無數次想象未來人類太陽系開發的圖景，現在就嘗試著從自己的角度論述一下這個話題（應該算是比較少有人考慮的角度）。
目前對於太陽系開發的主流思路是大體上是這樣的：
一、分析某地符合人類生存的元素構成和到達便利性；比如火星有足夠的鐵、碳、水，可回收火箭+核分裂電推可以做到單次航班三個月抵達地球。
二、分析原材料產地的宜居條件條件；比如火星可以構建玻璃大棚，人們可以在大棚裏生活和種植。
三、如果頭兩項可以實作的話，就認為那裏會形成一個大型人類城市，人類會在外星城市裏大規模復制地球城市裏的生活。比如火星既有足夠的原材料又能夠構築殖民地，那麽就會出現火星城市群。
但是， 原材料產地+接近地球氣候=人類殖民地的概念，實際上是錯誤的 。
從歷史來看，人類聚居地其實主要是個交通概念，而不是原材料產地和宜居帶的概念。因為原材料可以運輸，宜居地可以創造出來。 人類雖然起源於最宜居的非洲叢林，工業革命起步於歐洲內陸礦產地，但是最終大城市卻集中建設在沿河和沿海大城市。比如你想象得到的主要特大城市：紐約、上海、廣州、東京、巴黎、倫敦、柏林……都有這個特征。它們擁有最大的航運便利性，都不是原料產地。甚至上海、重慶、杜拜，原先的居住和建造條件都很差。只是因為運輸的便利性，人們迎難而上克服了種種工程難題，在爛泥地裏、在填海出來的鹽堿地上、在沙漠和嶙峋的山崖上，硬生生制造出一個個大城市————感興趣的朋友們，可以去查查重慶和杜拜的工程建造案例。
上海本來是荒蕪的灘塗地帶，但它有從內地河運來的初級原材料和水電，又有從海外航運來的芯片等高科技零部件，那麽建立一個工業園區就可以把它們組裝成手機和汽車，再分別運回內陸和海外，它也就這麽發展起來了——上海就是一個內陸運輸和海運的銜接節點，是一個運輸節點概念而不是原材料產地及宜居地概念。
所以， 未來太陽系大開發的主要人類活動集聚地，絕不會在地球、火星或是任何一個行星上，而是在行星附近的大型太空港口上。這是由太陽系兩種航運方式的經濟性決定的：星際運輸和入軌運輸。
入軌運輸距離短、時間短成本高，高G高風險。很顯然入軌運輸低價值的貨物並不劃算，比如大批次的鐵礦石就不大可能靠火箭送入軌域，入軌運輸的只能是濃縮鈾、碳纖維之類的高價值貨物。
星際運輸更像是海運，距離長、時間長、成本低、低G低風險。星際運輸可以靠太陽能供電、光壓、行星重力彈弓、核能、電磁彈射提供免費動力，所以星際運輸可以同時承擔低價值和高價值的貨物。比如把位於小行星帶的50公尺直徑鐵鎳小行星拖運到火衛一，或是把上萬個新出廠的太空建築從木星外層軌域捆在一起拖到月球軌域，都是可以想象的。
久而久之，在入軌運輸和星際運輸經濟效益最折衷的地方，就會形成一個個交通節點——類似於內陸運輸和海運的交匯點的地球大城市。
在地球上，200公裏~400公裏高的軌域是火箭最有經濟效益的地方，貨物不會掉下去，也可以利用電推慢慢提升軌域。那麽在近地軌域會不會存在一個大型太空港口城市呢？
我認為很有可能不會，因為站在整個太陽系的角度，地球和月球是一個節點。這不止是說月球有很多地球也有的礦產，而是說從運輸角度來看，月球和地球的重力是互相影響的（互相利用重力彈弓），而且月球的入軌運輸比地球便宜很多。
所以地月入軌運輸的兩條河流，很有可能會匯聚到一起，出現一個在地球和月球重力平衡點的大型港口，再轉往星際運輸——現在美國主導的通往火星的深空通道太空站的選址，就是在這些地方。其它系內行星最方便進入星際運輸的軌域上，也都會出現大型港口城市，這些城市之間就會出現錯綜復雜的星際航線了。
至於在行星表面的大型原料產區和工業區，主要是靠自動化的裝置在維持。就像現在廣袤的麥田和露天煤礦，就算需要人來維護也只是很少人口，完全不需要太考慮那裏怎麽建造大型的人類生活設施。所以 我認為討論火星上的城市形態或是氣候改造都是沒必要的，因為那裏不可能有大規模人類聚居。甚至從長遠來看，就像從內陸移居到沿海大城市，人類也遲早會從地球大城市移居到地月星際港口城市。
真正重要的問題是：
一、站在太陽系整個經濟體系的角度，什麽地方出產什麽物質是最經濟的。
二、行星入軌轉星際的太空港口城市的形態。
我先討論第二個話題，因為這比較反直覺，大部份人還是覺得人總是要生活在地面上，行星表面才能更好、更經濟的提供宜居環境。
這是不對的， 我們目前在地球上的二維城市已經發展到了瓶頸，其交通低效是目前世界經濟低迷和社會內卷化的主因之一。
紐約東京北上廣深，這些一線城市中心都面臨無解的交通問題。一是平面上的道路、地鐵運力已經挖掘到極限（和運輸工具的加速能力無關，因為上百層的塔樓人口攤到二維的地面層必然導致空間擁堵。私家車空有油門不敢踩，地鐵站點過密沒法加速），二是豎向的電梯交通已經決定了高層建築在空間利用上是有天花板的（越高的樓電梯越多，導致同樣占地面積的塔樓越高住的人反而越少，所以400公尺以上的塔樓毫無人口容納力可言）。
一線城市十萬一平的樓價就是這種低效的絕佳體現，為了克服最後一公裏的物流、為了給新進城市人口擠多一所學校、為了解決火災的逃生或是保留街心公園，都要付出昂貴的代價。而且十萬一平米，實際上只能是十萬三立方米，因為這是指樓面價。
除了物理空間存在密度極限， 行星上的超大型高密度城市一定會催生一個大政府。 因為重力決定它的人流、貨流、資訊流等各種系統擁擠在地面層，為了協調這些極度復雜的基礎設施，必然需要大政府進行事無巨細的統一規劃，個體的活動必然要適應這個規劃。就像要把大大小小的各種玩具塞進一個小小的玩具箱裏，你必須得靜心安排疊放秩序和先後順序，亂塞是塞不下的。也就是說， 在地球上的大城市裏，你沒有辦法和別人沒關系，你和所有人都必然有關系，而且這些關系只能由大政府統一制定，你只能服從。不是出現了什麽惡人或是不道德的體制想要限制個人自由，而是地球的高密度城市環境決定了必然沒有個人自由。
每個市民沒法選擇生活和工作的方式，因為基礎設施只能這麽運作，你只能服從於交通規則和學區安排，你必須服從垃圾分類和電梯禮儀，這是必須的規劃。現代人類不可能在現代城市文化中存在近代的文化多樣性：1800年的蘇州、東京、倫敦是完全不一樣的生活方式。城市的建設非常隨機自由，不需要大政府來統一控制。
從6、70年代開始，規劃業界對於現代城市病有了諸多批判，這種批判一直愈來愈強烈的持續到現在，卻沒有根本的解決辦法。現代規劃界流行的多功能混合、分時使用、鼓勵公共交通的思潮，更多的只是讓市民在文化上適應公共生活，並沒有根本的技術措施來解決城市病。
所以，在行星上建立大城市並不見得是最經濟的選擇。
在太空中建立城市，有可能比在地球上更加經濟和自由。
我們通常想象太空城市的內部空間有以下幾種形態：
一、國際太空站那樣的多分支管道空間、或是【2001太空漫遊】裏的旋轉環形管道空間；
二、【極樂空間】和【星際穿越】結尾裏的那種旋轉的大型筒狀圓柱面空間；
三、【星際特工】裏的千星之城那樣一個個大腔室裏的人造重力空間。
然而，以上三種想象都很有可能是錯的。這些想象裏的工程技術都很大膽，大型的旋轉離心結構，甚至還有人造重力，這些都有顯而易見的工程難度。它們都有一個很重要的共同點，就是認為人類必須生活在一個二維平面上。甚至在這些空間站立裏還出現高層塔樓和多層洋房這些地球上的構築物。
其實這是不對的，在太空中，最經濟的建築物形態當然是球體。
因為球狀有最優良的承壓能力和結構強度，表面積最小卻能容納最大的內部空間，當然是太空無重力真空環境下的最優解。（除非人類前進演化出不需要大氣生存的能力，那時候就不需要封閉的空間站了）
當然最理想的是出現一個透明的承壓殼，可以直接引入陽光和外部視野。未來的空間站很有可能長下面這個樣子：
所以，未來的太空港口城市很有可能是一個個這樣的大型球狀空間站。
那麽，我為什麽花上面這些篇幅來說明空間站可能的形態呢？因為人類的太空城市形態將會決定太陽系可承載的人類數量級，也決定著人類文明的走向。別忘了，我前面說過，現在我們地球上的城市文化，你的所有日常生活和工作，就是由我們高樓和道路的形態決定的 。
如果這種球狀的構築物成為太陽系的常態，你會發現太陽系可承載的人類數量是幾乎沒有上限的。
從我們通常的觀感來看，地球非常大，半徑6371公裏，表面積有5.1億平方公裏，總品質有60萬億億噸。看看下圖這氣勢磅礴的地球生態圈，我們難以想象在太空能夠憑空創造出與星球相媲美的世界。
然而，我們由於重力環境，通常是意識不到地球上我們生活其中的生態圈，只是一層薄薄的二維膜。
地球大部份品質是不參與生態圈運作的高溫地幔地核，維系生態圈的主要是表層土壤和大氣層。我們的生態圈和地球的比例關系，相當於在個打籃球上套著個氣球。
地球大氣層及表層土壤、表層海洋，參與生態圈迴圈較多的總品質只有1萬億噸，相當於地球總品質的百萬分之一。也就是說，整個地球的物質總量，實際上是可以承擔百萬個現有的生態圈，所有行星物質總量，理論上是可以承擔近十億個地球生態圈的。
即使只開發利用運輸較為容易的小行星帶物質，那也是幾十上百個地球生態圈的規模。
那麽，地球生態圈放到太空上到底有多大呢？
如果大氣層按照一個標準大氣壓來壓縮的話，體積只有25億立方公裏，也就是個842公裏半徑的小氣泡，如下圖：
如果再考慮到地球生物大部份的活動只集中在地面以上100公尺，那麽地球生物需要的空間只有5000萬立方公裏，只是一個228公裏半徑的小球體積
我們人類只能在地球表面5公尺的範圍內活動，那只是250萬立方公裏的空間，即84公裏直徑的球體體積
也就是說，我們旅行到地球上的每一個角落、航行經過每一片海洋、爬過高山上的每一片石頭，經過平原上的每一片草地、越過冰川上的每一道皺褶，所活動過的空間其實只是上圖地球旁的一個小泡泡。
當然了，沒必要在太空建立那麽龐大的架構，太空城極有可能是一些漂浮著的城市聚落。直徑從10公尺到幾百米都是在工程可能實作的（具體的實作方式以後再聊）它們之間可以連線也可以獨立，甚至還可以出現層層巢狀的情況，在超大型太空城裏漂浮著一個個小型的球狀構築物，可以作為大氣泄露時的臨時掩體。
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以後再詳細的講解太空港口城市為啥可以那麽經濟。我先跳回來，說說太空的物流成本構成，因為這也會決定人類太空城市的形態——建築界有個真理，既建築的形態是由當地最經濟的建築材料決定的。我們地球城市主要由鋼筋水泥和玻璃構成，就是因為它們最經濟。
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地球上的物流成本，最便宜的是海運，海運要遠遠比內陸河運便宜，河運又比火車運輸便宜，火車運輸又遠比汽車運輸便宜，汽車運輸又遠比飛機運輸便宜。
那麽海運為什麽便宜呢？因為水面有洋流和氣流，遠洋貨輪可以只用少量燃料行駛到洋流上，順風開到目的港口附近。
第二個原因很少人意識到，那就是海運吞吐量大。海運可以把大量貨物集中運送，裝卸難度小。而且海運適應力強，既可以運送散貨也可以運送大型構造。
輪船本身便宜，也可以造的很大，大部份體積就是鋼鐵，發動機皮實耐操，執行環境也穩定。
所以這就決定了人類的產業活動集中在海岸線。
星際運輸的早期和大航海時代很像。
光壓就像是洋流，星球重力就像是季風。而且光壓和重力比洋流季風還穩定可預期，甚至更容易利用。光帆也比風帆執行環境單純，真正高技術的地方在於怎麽把光帆做得很薄，目前的兩次實驗都非常成功，並沒有什麽技術障礙。
從太陽系內層往外層的光壓加速能力，要比由外而內大很多。這就決定結構性的最大規模的貨運方向是由內而外。從水星方向出發的飛船由於接近太陽，在很短的時間內就有很高的速度。而從海王星出發向內的光壓飛船，要經過幾百倍的時間才能產生同樣的速度增量。
然後太陽系的內側行星分布更密，從水星出發很快就到了金星地球和火星，所以可以很早就利用重力彈弓加速。
不過這也帶來一個壞處，這就是一開始我們很難利用水星的資源，因為從地球利用光壓到達火星，要比從地球到達水星廉價的多。
光帆飛船應當會出現大航海時代那樣的噸位競賽。因為光帆是一次性投入永久使用，所以它會成為太陽系大開發初期最炙手可熱的資產。資金的湧入讓建造更大的光帆有了研發動力。
最初的光帆就可以達到幾百米半徑。這倒不是目前碳纖維結構不夠強，而是因為初期太空工業不完善，光帆沒法太空建造，都要由地球發射入軌，所以展開結構和火箭整流罩的矛盾限制了它的尺寸。
到組裝工藝更純熟之後，可以在地月太空港(深空通道)組裝光帆，那麽就可能出現公裏級別的光帆。到了能夠在太空中生產碳纖維之後，光帆的直徑幾乎就沒有限制了。因為太空空間無窮無盡，再大的構造都可以整體建造。
最終石墨烯帆面的厚度會決定光帆規模效應的盡頭，幾百公裏半徑的光帆是行星尺度的物體，而帆面只有幾個原子厚，這就是人類在宏觀和微觀兩個極端方向的偉力證明了。而且這是依目前科技工程能力就可以想象到的清晰路徑。
貨物朝向太陽一面的軟質結構的光帆，半徑可以達到幾千公裏，帆面由億萬根肉眼不可見的碳纖維匯聚到一起再牽引到貨物上，就像一個長達上萬公裏的漂浮在太空中的水母。這樣的光帆可以牽引上億噸礦石，長達幾年的旅程一次可以把一座小山從地球軌域送到土星軌域。由於反射率非常高，光帆接近完美的鏡面，所以即使光帆在海王星軌域，從地球上也能時不時看到它們反射的光芒，就像一閃而過的星星。掠過地月系統的時候，明亮的光帆就像探照燈一樣掃過晚上的大地，讓月亮黯然失色。
由於潮汐力的影響，這種光帆不大可能太靠近行星重力範圍，所以每次利用重力彈弓加速的時候，都要趕緊提前把光帆收回。因為越靠近行星得到的加速、減速效應就越強，所以每次重力彈射都是一次豪賭——飛船沿著早就計算好的軌域切向木星，在木星大氣層邊緣呼嘯而過。因為光帆飛船上唯一能提夠提供自主動力的電推發動機動力太弱，只能夠用很長時間調節飛船的姿態，所以一旦軌域錯了一點點，誤差都會導致上億噸的貨物墜入大氣化為流星。
而從行星重力深井爬出來後，飛船又得重新展開光帆，這又是一場史詩級別的豪賭。旋轉甩開的光帆就像緩緩舞動的裙擺，但那些航運公司的股東們卻不會有心情欣賞這種動感的詩意，因為展開稍有不慎，出現了碳纖維繩子纏繞，那就意味著漫長的重新梳理的過程。如果太久沒有動力，光帆偏離航線太遠無法糾偏，那就得等待目的地行星再轉一圈回來——土星的公轉周期是29.5年，更別提更外側的行星了。呼叫電推進拖船是更不可能的，因為這會讓物流成本上升一個數量級，光帆飛船拉的都是低價值的礦產，一但錯過航線就意味著貨物全部打了水漂。每次掠過行星都是賭博，成功了就有無數礦產空頭腰纏萬貫，一但失敗了買多的就狂喜不已，因為那種礦產在太陽系外側價格將會飆升，而太陽帆航運公司老板就會跳樓——如果他還生活在地球上的話。
當到達太陽系外側的目的地後，光帆會再一次收起來運到港口。當地相對稀缺的貨物會被卸下，另外一些本地出產的貨物被裝上電磁彈射軌域和光帆一起彈射向太陽系內側。
越過小行星帶的凍結線以後，輕質物質會慢慢的在太陽系外部沈積下來。所以小行星帶以外有充足的水和甲烷。這些特產在太陽系內算中等價值的原材料，它們是人類生活必須的有機物來源，但儲量又足夠豐富而且開采便利，決定它們價值的是物流成本——電磁彈射是太陽系大開發常用的運輸手段，費用僅次於光帆。
電磁彈射不需要工質只需要能源，而且投放速度調節範圍很大，所以可以廣泛利用到氣態行星的衛星上。那裏沒有大氣，可以直接把貨物投送到木星的拉格朗日點上的太空港口。在太空港口貨物進一步匯集，湊夠一定數量後就和光帆飛船一起打到太陽系內側，在內側目的地光帆重新展開，像降落傘一樣落回那裏的太空港。
在太陽系外側很容易就可以得到超導環境，所以產生磁懸浮本身並不需要太多技術，有意思的可能是軌域的長度。軌域越長加速越柔和，對供能系統要求就越低，損耗越小故障率也就越低。
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