第 8.0 节 - 偏远及困难地区
前三个例子都是针对地球上的中等环境而设计的。它们也旨在靠近现有的发达地区，可以轻松获得人员、设备和物资。在本节中，我们将探讨位于这些条件不成立的地区的自我扩展系统。环境条件要么非常困难，要么非常极端，要么位置远离人口稠密地区和交通路线，要么两者兼而有之。此类区域包括地球表面的约 6/7，包括海洋、沙漠和极地地区。它还包括高海拔地区和地表以下深处，即使地表条件本身适宜。最偏远和最困难的环境是在地球以外的太空中。这些条件与地球上的条件如此不同，以至于我们将它们保留在专门讨论太空系统的单独书籍中。
人们目前居住和经常旅行的区域比较熟悉，但大多数人甚至不知道自己脚下几百米的地方存在什么。因此，我们通过描述地球的环境和资源来开始此示例的概念探索。大多数信息在其他地方有详细的介绍，因此我们将提供这些来源的参考资料。偏远和困难地区的开发可能包含已经存在的各种行业，因此我们不会尝试列出所有行业。相反，我们将重点关注早期发展中更重要的行业和这些地区的独特项目。从这些行业和项目，以及当地环境和资源，我们可以开始确定这些地区需要的设计变更和新设计。
地球拥有各种各样的局部条件，会影响自我扩展系统的最佳设计。我们之前的例子（个人生产、Makernet 和工业生产）都假设了最简单的条件组合。这包括靠近或位于发达地区，以便人员、设备和物资可以获得。它还包括中等的环境条件和充足的当地资源。这些条件使设计和建造早期系统成为可能，但它们只占地球整体的极小一部分。为了解决地球其他地区的相关设计，我们可以将这些条件分组为发展水平、偏远程度、当地环境和当地资源。对于这些组中的每种条件，它们可以从适度到困难或极端，具体取决于它们影响设计选择的可能性。
任何特定位置都会有不同的条件组合，但我们可以将它们分组到具有相似组合的区域，并根据有多少条件属于困难或极端范围来衡量所需设计变更的程度。然后，一个合乎逻辑的步骤是从之前的例子开始，这些例子具有最简单的条件，然后逐渐过渡到越来越困难的条件。后来的项目将根据需要进行增量设计变更，并积累更多应对困难条件的经验。之前的项目也可以根据需要提供人员、设备和物资来启动后续项目。
| 区域 | 参数 1 | 参数 2 |
|---|---|---|
| 沙漠 | 数据 | 数据 |
| 区域 2 | 数据 | 数据 |
这些例子来自维基教科书太空运输和工程方法第 4.1 节中描述的扩展计划。它旨在提高地球上的生活质量，并将人类文明扩展到一系列新的地点。每个地点都与其他地点以及文明的其他部分相互作用，并提供一组本地生产、人们居住的地方（居住区）以及往返该地点的运输方式。生产要素为自身维护和扩展提供零件和材料，为当地居住区和运输要素提供产出，并为其他地点和文明的其他部分提供产出。作为交换，其他地点和主要文明提供无法在本地生产的物品。
与其他例子一样，生产整体上使用一组种子设备和物资作为启动，然后通过自我生产和外部供应的额外物品的组合来增长。随着生产能力的增长，对外部供应的需求在百分比上逐渐减少。由于生产支持着不断增长的社区，因此即使在百分比上减少，外部供应的绝对数量也可能会增加。生产要素从当地环境中提取能量和原材料，并接受来自居住区和运输要素的废物、废料和修理物品。他们将这些投入加工成新的成品材料和公用事业产出，生产零件，并将它们组装成最终产品。不同的地点可能具有不同的生产要素集，具体取决于当地资源和当地产品需求。这些地点作为一个整体协作建立新的地点。
生产通常使用人力劳动和自动化/机器人功能的混合方式。由于在偏远或困难地区支持人员的相对成本较高，因此与早期章节中的其他例子相比，我们预计将更加强调自动化和机器人技术。我们还预计将更多地使用远程控制和分布式操作，尤其是在居住区还没有大量建成之前。
之前的个人、工业和全球工厂的例子假设了一个相对温和的物理环境和一定程度的人口和基础设施。这些是最容易设计的条件，但只适用于地球上的一小部分。为了查看自我扩展系统是否适用于所有地方，本节中的示例位置要么更加偏远、未开发、无人居住或物理条件极端，要么是这些因素的组合。使用此类位置的原因包括获取其材料和能源资源，缓解其他地区的的人口密度和生态压力，或者仅仅是人们选择住在那里。
我们预计开发的逻辑顺序是逐步从环境适宜的地方过渡到更困难的地方。较小的步骤允许重复使用现有设计或略作修改的设计，而不是从头开始。我们还假设我们可以将我们在更容易的地方建造的工厂作为整体生产网络的一部分。换句话说，更困难或偏远的地方并不完全与文明的其他地方隔绝。如果某个地方极其理想，可以采用逐步的方法克服困难，但决策时必须将非常不同的位置带来的设计成本增加考虑在内。在这些更恶劣的条件下实际建造项目之前，应该有一个技术开发阶段，为此构建并测试预计遇到的极端条件下的原型。当地启动套件、来自其他地点的交付以及可能实现的远程操作相结合，可以实现从初始阶段到全面生产和基础设施水平的引导。
我们可以设定更精确的难度指标来对地点进行排名和比较，但首先我们可以给出设计条件范围的示例。
- 欠发达 - 这些地区人口稠密，但在经济和物理上都未得到最佳发展。自扩展系统可以改善基础设施和公用事业缺乏的地区，更加生态环保，并加速当地发展。
- 可用水 - 这可能太少（沙漠），也可能太多（雨林、易于洪水的地区）。例如，如果我们拥有自动化工厂可以生产温室和海水淡化厂，那么即使工厂本身位于其他地方，它也可以让人们在沙漠地区生存。
- 温度 - 这些地区大部分时间都处于极端炎热或寒冷的温度。衣服和住所使人们能够适应这些条件，但食物生产和其他户外活动可能受到温度的限制。寒冷地区包括干旱地区、永久冻土和冰盖。
- 地质 - 一些地区的地质条件有限，导致可利用的矿物或化学元素范围很小。
- 水面 - 地球 71% 的表面被水覆盖，其中大部分是海洋。除了船舶、石油平台和海底电缆之外，它大部分是无人居住、未开发的，而且通常偏远。
- 压力 - 高压区域包括水下和地下。由于设备数量众多且难以到达，这些区域除了采矿/石油开采外很少使用。低压条件（> 3000 米海拔）包括山区和人工高空平台。由于成本高昂，后者除了飞机外很少使用。
从长远来看，种子工厂可能会在更困难和未开发的太空环境中被证明是有用的。对于这种环境，运输成本非常高。然后，自扩展工厂的吸引力在于减少了需要交付的物品数量，通过利用目的地处的当地资源。
相对于地球 - 太空位置可以被视为困难的地球位置的延伸，因为它们更偏远、未开发、无人居住，并且条件极端。因此，它们在种类上与地球位置不同，而在程度上则相同，并且可以使用相同的設計原则。位于太空并从地球获得支持的足够好的自扩展系统可以克服困难的条件。从设计角度来看，主要区别包括零压力或极高压力、可变重力水平、辐射水平、温度范围，有时还缺乏材料。这些条件因位置而异，并且可能需要针对每个位置进行优化的不同设计。在逐步的方法中，这些新增的设计挑战，如果单独考虑，将把太空位置排在困难的地球位置之后。某些太空位置，比如同步轨道，具有独特的优势，并且自由空间中的太阳能通量大约是地球上平均位置的 7 倍。因此，可能有一些充分的理由，让我们比仅凭难度就能判断出来得更早地使用这些位置。
使用与居住 - 我们可能只是使用太空位置并在那里进行远程操作，或者让人类在那里部分时间或全天候居住。除了国际空间站之外，目前绝大多数太空项目都是远程操作。目前，除了太阳能之外，没有太空位置使用本地生产。我们的太空示例将包括从远程操作到部分和全天候人类居住的进步，以及从纯科学和工业用途到住宅生活的进步。我们这样做是为了展示各种操作级别需要哪些设计。在实际项目中沿着这条道路走多远，将由项目经理决定。
成本影响 - 任何太空项目的当前高成本包括两个主要的贡献因素，尽管它们并非唯一因素。第一个是建造运输工具和太空硬件的高成本，尤其是在只使用一次的情况下。第二是运输质量与有效载荷质量之比很高，即使到达太空中最容易到达的地方也是如此。地球上的种子工厂可以通过降低总体生产成本来帮助解决第一个因素。其他技术改进，比如硬件重复使用和更好的推进系统，可以改善这两个成本因素，但它们是另一本书 的主题。我们假设使用了这些其他改进，但将它们的讨论留给那本书。
导致在太空中制造燃料和太空硬件的种子工厂将解决第二个因素的两个部分，即运输比率。在太空中本地生产的燃料减少了从地球运输的质量。在太空中本地生产的太空硬件减少了从地球运送的有效载荷质量。因此，种子工厂的概念似乎至少对太空项目而言与在地球上一样有用。地球使用的理由是我们需要在地球上建立生产能力来建造初始的太空硬件，而且地球上有更多的人可以从该技术的非太空用途中直接受益。在地球上开发技术也将积累引导生产的经验。太空中的未来应用可以建立在这个经验的基础之上，尽管太空肯定需要新的和改进的生产方法。第一个支持太空应用的反对意见是，目前的高成本提供了最大的相对节省机会。从绝对规模来看，地球经济要大得多。因此，即使这里所取得的百分比收益较小，但它们也可能是一个更大的总量。