钻入地壳20千米！释放能源600亿年都用不完，美国波钻究竟是啥？
根据《每日邮报》的报道，一家来自于麻省理工学院的初创公司，计划开发出一种全新的“波浪钻头”（英文名称为：wave drill），简称：波钻。
这家公司声称，该钻头可以穿透到地下20公里的深度，这样人类就可以使用“取之不尽，用之不竭”的地热能源，更关键的是这些能源都属于清洁能源。
那是不是意味着，即使不用可控核聚变技术，人类也将引发新一轮的能源革命？
波浪钻头技术
能源问题从人类文明诞生以来就一直困扰着我们，每一次工业革命的本质就是：能源革命。
第一次工业革命表面上是蒸汽机的使用，实际上是人类开始广泛使用煤炭；
第二次工业革命则是石油和电能的广泛使用。
由于全球变暖的大背景下，这些年人类开始普遍追求清洁能源。
对于地球来说，主要的能量来源99%都来自于太阳。就拿煤炭和石油来说，它们属于化石能源，在几千万年前甚至是几亿年前，它们是以动植物的形式存在，这些动植物主要背靠着食物链。
无论是哪种类型的食物链，主要都是依靠植物的光合作用为主要能量来源，而这个光合作用依然还是依靠太阳辐射起作用。而太阳辐射主要来自于太阳内核的核聚变反应。
所以，很多人都确信，未来能源的终极方案是：可控核聚变。全球不少国家和地区都在这方面投入巨大，不过现在距离可控核聚变全面铺开还有相当长的路要走。
“Quaise Energy”公司另辟蹊径，希望从地热中获取能量。这是因为在46亿年前，地球在形成过程中，由于构成地球的星云物质在引力作用下聚集在一起，势能转化成了内能，并长年储存在了地球内部，使得地球内部的温度极高。
所以，地热可以说是地球送给人类的一份大礼，只是这份大礼并不是那么好享用的。如果想要开发地热资源，本质上就是要对地球内部进行钻探，然后建立起一个可以源源不断获取地热的钻井平台。
对于人类现有的技术来说，钻探的深度实在有限。到现在为止，钻探到最深的是Odoptu OP-11油井，深度是12,345米，其次是阿肖辛油井，深度是12,289米，排在第三的是科拉超深钻孔，深度是12,289米。
我们不难发现，这些井的深度都维持在12000米-12500米之间，相对于地球的半径6371千米，差了6000多倍，相当于只是挖了非常浅的一层。那么问题来了，为何就只能挖这么点深度呢？
主要还是因为设备问题。此前，在钻孔过程中，在深度达到7000米以上时，就常会出现钻头过热发生耗损，钻头脱落或者钻杆断裂的情况。
所以，钻孔到12000米左右已经是极限了。也因此，才使得人类没有把地热看成是未来的重要能源之一。
不过，“Quaise Energy”公司在近期获得了一笔4000万美金的融资，这笔钱是希望把他们图纸上的“波浪钻头”制作出来。
该公司声称这个钻探系统和之前不一样的，它不需要复杂的机械钻头，而是在钻到基岩后，利用回旋加速器来向下发射高功率的毫米波，这可以让钻头前方的岩石受热融化并蒸发，有点类似于高能激光的原理。
由于整个过程钻头没有和岩石接触，因此更利于散热，同时钻头和钻杆也没有那么容易发生损毁或者断裂的情况。
如何发电？
该公司计划钻探深度要达到20公里，比之前的记录要深7700米左右。当初科拉超深钻孔达到12000米左右时，温度已经到了300-400度之间。
如果钻孔达到20公里，那么温度至少也得400度左右。该公司同研究发现，这里的温度应该在480度左右。至于如何利用这里的能源，其实采用传统发电厂类似的“烧开水”模式即可，480度烧开水还是轻而易举的，这就可以实现对地热的使用。
该公司还提出了一个详细的计划时间表：
2024年，建成第一个钻井平台，这是结合传统机械旋转钻井和毫米波钻并用的全尺寸混合钻井平台。
2026年，建成第一个超热增强型地热系统，并且从少数几个井中获得100兆瓦的热能。
2028年，把一个传统的化石燃料发电厂改造成地热蒸汽发电厂。
该公司还声称，这种地热发电不仅是清洁能源，同时对于人类来说是不可能用完的，可以说是能源短缺的终极解决方案。那么问题来了，地热真的对于人类来说是用不完的吗？
地热资源
地球的地热总量基本上是自身引力结合能量的10%左右，大概可以达到10^31焦耳的数量级，这还是没有算衰变的情况，如果人类无节制地进行使用，用上600亿年是没有问题的，而太阳走到生命尽头大概是在60-70亿年后，所以用到太阳系毁灭都用不完，地热都用不完。所以某种程度上，地热对于人类来说就是无限的。
根据研究，地壳最外层10公里范围内的地热资源就可以达到1254亿焦热量，相当于全世界现产煤炭总发热量的2000倍，相当于煤炭总储量的1.7亿倍。
这里多说一句，地热和石油一样，也是分布不均匀的。而这次要挖的是20公里深度的，现在还没有完全探明再往下10公里的地热资源总量是多少，但由于更深，温度更高，只会更多，不会更少。这还没有算上未来技术发展后，挖到更深的情况。
根据麻省理工学院的研究报告，他们发现现阶段技术能够提取的地热资源超过2*10^24焦耳，至少可以让人类使用几千年。
不仅如此，这些地热资源是可再生的。这是因为提取的地热相对于地球内部的总热量来说很低，更深度的地热会补充上来。所以，从理论上来看，人类可以源源不断地去使用地球深度的地热，而不用完全钻探到地心的问题。
而地热的总量就足够人类使用600多亿年，再加上衰变也在源源不断地提供额外的地热资源。所以，地热从理论上讲是堪比可控核聚变技术的存在。只不过，它也和可控核聚变技术一样，技术门槛非常高，距离真正商用还有很长的路要走
