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殖民太阳系的疯狂计划

如今,火星是人类殖民外星计划的一个大热门,第一个走上这个红色星球上的人,将会与第一个登上月球的尼尔·阿姆斯特朗一样永载史册。

虽然殖民火星是一个最引人注目的太空殖民计划,但我们也别忘了在太阳系其他地区进行太空殖民的可能性。许多人都提出过许多殖民太阳系的计划,有些听起来还有点疯狂。下面,我们来列举10个殖民太阳系的疯狂计划。

金星上的云中之城

我们的姊妹行星金星可以说是一个人间地狱,它的地表温度平均约为500℃,地表气压差不多是地球上的92倍,金星大气中的云还含有大量的硫酸。当然你无需对硫酸雨表示担心,因为在硫酸雨腐蚀你的皮肤之前,这里的高温早就要了你的命。这个人间地狱,对于做着殖民太空梦的人类来说,可不是什么好地方。那么,我们只能与金星说拜拜了?

然而,美国宇航局的工程师们仍然想到了一个殖民金星的办法:在离金星表面约50千米的高空建立一个由漂浮的飞艇构成的殖民地。就像地球一样,越往高处走,大气就越稀薄。在他们所建议的高度上,金星的气压与地球表面的气压是类似的,但温度仍然能达到75℃左右,所以外面的环境很不适宜,不过飞艇内部可以借助于温度调控系统来产生一个温度适宜的环境。

如何实现这个大胆的计划呢?早期的飞艇应该会是充满氦气的飞艇—在膨胀的气球下面挂着一个船舱。尽管这并不是一个革命性的设计,不过这些气球的表面将会覆盖着太阳能电池板,可以从洒向金星的阳光中获取电能。这些气球会以胶囊的形式发射到金星的上层大气中,然后会在那里开始自动充气,并在飞艇坠到地面之前能及时充满并漂浮起来。

谷神星上的穹顶城市

谷神星坐落于火星和木星之间的小行星带之中,是一颗直径约950千米的矮行星。它的表面积略微大于阿根廷的国土面积。它是一个冰冷的大块儿岩石星球,其表面上的重力只有地球的2.8%。

为什么有人想去这里呢?目前来说,我们还没有发现火星上有任何特别有用的矿物,但谷神星却是太阳系中最富含矿物的地区之一。你可以在谷神星开采出铂和钯,这两种金属是价值连城的。更惊奇的是,这个小小的岩石星体却包含比地球还多的淡水,殖民者可以直接使用这些水,也可以把水转变为可呼吸的氧气和可用作火箭燃料的氢气。

不过,唯一能把谷神星变为人类殖民地的方法,是使用一堆穹顶。因为谷神星的大气极为稀薄,我们必须在谷神星表面上罩一个透明的穹顶。随着殖民地的扩大,这里的殖民者可以一个挨着一个地建造一堆内部相连的穹顶,直到整个星球上适宜的地方都被穹顶所覆盖,就像一个巨大昆虫的复眼那样。

这种方法真的可行吗?目前对于我们来说,这个计划还很难很快地实施,至少很难达到那种建造规模。但我们早在地球上建立了一些封闭生态系统来进行实验,例如位于美国的生物圈二号,位于俄罗斯的BIOS-3等。也许,谷神星上的穹顶城市不过是把这种技术进行不断地完善和提高。

月球上的混凝土家园

自从1972年阿波罗登月舱最后一次登陆月球以后,再也没有人类造访过月球。月球是冰冷的,尘埃遍地,完全不适合人类居住,但这并不意味着不值得我们回到这里。美国宇航局最新的一项研究表明,在月球上建立永久殖民地的成本出奇的便宜—仅仅需要大约100亿美元,而不是之前大家假定的1000亿美元。美国宇航局使用现有的预算,就可以立马开展这个项目。

而且,建立月球基地从经济和后勤保障的角度来说都具有很高的价值。从月球上发射火箭会更加便宜,火箭燃料所需的大部分的氢气和氧气都可以从月球两极开采出的水转换而来。而且,如果我们没有把太空军事化的话,那么月球可能会成为太空旅游的中转站。

怎样在月球上建立一个永久的殖民地呢?人们提出了很多想法,包括充气型的舱体,到在月表之下挖洞,再到在月球轨道上建空间站等,但最为疯狂的也最为简单的是建立一个混凝土家园。

1992年,一位材料科学家研究了一块从美国宇航局带来的月球岩石后,发现月球表面上已经堆满了制造混凝土所需的一切。尤其是月球上存在大量的钛铁矿,里面含有铁和钛的氧化物。这位科学家还把一批月球岩石碾成一堆粉末,并在几个小时之内让蒸汽通过它们,最终创造出了一块混凝土,似乎比普通的混凝土更加坚固。因此,在月球上建造一群混凝土建筑似乎不是什么难事。

泥球栖息地

1975年,美国宇航局对多种“自由空间”栖息地设计方案进行了可行性的探讨。“自由空间”栖息地是一种不拴在任何特定天体上的而是直接在太空中搭建的栖息地。在他们提出的所有“自由空间”栖息地中,有一种栖息地是如此的简单,以至于它可以马上就能实现—这就是泥球栖息地。

要理解泥球栖息地,请想象一条绳子两端各拴着一个球。每个球的直径为22米,里面可以容纳10个人。中间的绳子将有2千米长,并且整个结构将在每分钟旋转一次,这样球里面的人就感受到类似地球上的重力。然后,在给每一个球的外面裹上大约5米厚的月球泥土,当作防辐射的屏障。这样,你就得到了一个考虑周全的太空之家。

泥球栖息地被视为能够为一个家庭提供一切所需的太空栖息地。它里面会有种植物的房间,还有能提供电力的太阳能电池板。而在绳子中间,它还有一个无重力的制造车间,殖民者可以在这里制造出建造其他泥球栖息地的材料。就像美国过去的西部拓荒者一样,建造泥球栖息地的先驱们可以把他们这里变为一座漂浮于太空中的城市。

木卫二冰壳之下的基地

近年来,木卫二已被看成太阳系内最有可能存在地外生命的地方。美国宇航局对这个想法是如此认真,以至于他们正在准备开展一个无人深空探索项目。该太空探测器将会围绕木星旋转,并有45次的机会从木卫二旁边飞掠过去,这样就可借机探寻木卫二是否存在生命。他们希望能在未来的十几年之内实现这个项目。

不过,美国一家私人公司的想法更激进,他们并不想等着让无人探测器来完成这份工作,而是想在50年内把人送到那里,而且这个前往木卫二的任务也是单程的,去了就不再回来了。

木卫二的表面温度可低到大约-170℃,它还没有大气层(或极为稀薄),而且木星产生的致命辐射还不断洒向这颗卫星。为了克服这些问题,这家公司想让他们的宇航员躲到木卫二的冰壳之下。在表面上建好一个临时基地后,宇航员们将钻过冰壳抵达下面较温暖的海洋之中,然后在海底下或冰层内制造出一个永久性的气泡,并在里面建立一个基地。

奥尼尔圆筒

奥尼尔圆筒是一个巨大的管子,直径为8千米,长为3千米,它可通过旋转模拟出重力来。理论上讲,每个圆筒最多可容纳1000万人。

这种想法是美国物理学家杰拉尔德·奥尼尔在1974年提出来的。当然,他的想法在当时不过是被当作一个科幻小说的创作素材而已。那时,人类才刚刚登上月球,立马就考虑建立一个可容纳1000万人的巨型太空城,似乎是一件遥不可及的事情。

然而,正如经常所发生的那样,科学正在迅速追赶科幻。根据英国星际学会的分析,我们今天就可以建造一个真正的奥尼尔圆筒。用来建造圆筒的大部分材料都可以从月球那里开采,我们只要使用当前一些不太昂贵的航天器就可以把奥尼尔圆筒搭建出来。

小行星的泡泡世界

在奥尼尔圆筒这个想法被提出来的很久之前,美国宇航局的科学家丹德里奇·科尔就提出过一个类似的概念,被他称为“泡泡世界”。奥尼尔圆筒的大部分建造材料取自于月球,而科尔的想法需要使用较多的金属。

首先,我们必须找到一颗大部分都是金属构成的小行星,最好是含有像镍铁一样具有延展性合金的小行星。这很容易找到,在我们周围就有数以千计这样的小行星。下一步将是开凿一条穿过小行星中心的隧道,并向隧道里面注入水,然后利用聚集起来的阳光熔化隧道两端并把隧道封闭起来。然后再次利用聚集起来的阳光,缓慢加热这颗小行星并使得它的金属体发生软化,同时使得里面的水沸腾起来,这样液态水变为水蒸气后会在软化后的小行星内发生膨胀,产生一个中空的结构。

冷却了以后,移除不需要的水,使用镜子把太阳光反射到内部的中空结构里,并使小行星自转以模拟出类似地球上的重力。这样,人们就可以在里面建造出一个太空家园。

毕格罗的气球空间站

作为有史以来最昂贵的和最大的人造天体,国际空间站已经成为人类进步的一个标志。它是由20多个国家参与的动用了超过1600亿美元的合作项目。自从2000年以来,宇航员们在国际空间站上对微重力、宇宙射线、生物技术和暗能量等许多方面进行了开创性的研究。

面对风光无限的国际空间站,美国拉斯维加斯房地产大亨罗伯特·毕格罗只有一个念头:“我可以做得更好。”于是,他从自己口袋里掏出5亿美元成立了毕格罗宇航公司,来研发和建造一个商业性的空间站。虽然国际空间站是通过每两年一次的发射在太空中一块一块地组装起来的,但毕格罗宇航公司采用的方法更为简单:把一个巨大的气球塞进火箭的鼻尖里,一旦火箭抵达大气层外,气球就开始充气并形成一个能够容纳6名宇航员的空间站。

听起来好像是一个挺激进的想法,但它却是可行的。毕格罗宇航公司已经拥有了两个在轨运行的气球空间站模块—创世纪I号与创世纪II号,以及一个与国际空间站连接的毕格罗可充气活动太空舱(BEAM)。另外,毕格罗并不满足于只在地球周围开展业务。在未来,他的气球空间站业务还会包括殖民月球、建立火星基地以及进行深空探测等。

柯伊伯带上的盘形城市

美籍英裔数学物理学家弗里曼·戴森要么是一个知识渊博的人,要么是一个疯子。他曾获得过许多科学奖项,但他的一些想法常常倾向于跌出科学理性领域之外。

他最著名的想法之一就是戴森球,一个可以包裹一颗恒星的大型建筑结构,可以用来获取恒星释放出的大部分能量。但戴森也提出过位于太阳系其他地方的设计,特别是柯伊伯带那里—一个处于海王星轨道之外的彗星密集区域。

在该地区,彗星通常会拥挤成群,这样彼此拴住就可以形成一大片的殖民地。正如戴森所构想的,一个位于柯伊伯带的大都市将会是一个平坦的、盘形的彗星集合,彗星之间被长长的绳索连接起来,它们一起缓慢地旋转,以此来保持绳索处于绷紧的状态。

即使它们没有拴起来,一个彗星也会频繁地与其他的彗星擦肩而过,而且它们常常处在距离彼此150万千米之内,这使得殖民者可以从一个彗星很容易地跑到另一个彗星上。至于如何在冰冷的柯伊伯带那里获取足够的光和热,戴森表示,只要建立一个100千米宽的镜子阵列就能够产生大约1000兆瓦的太阳能。

生物工程树

想象一棵从彗星上长出的巨树,它的根部填补了彗星内部的缝隙,它的树冠形成一种围绕在外的保护伞,而它空心的树干里居住着熙熙攘攘的人类殖民者……欢迎再次来到戴森的怪异思维中。

1997年,戴森发表了一篇题为“恒温植物和冻干鱼”的文章,里面提到了一项用生物工程改造的“温室树”来为人类殖民者提供太空栖息地的计划。在文中,他介绍了使用这种方法来殖民一颗彗星的步骤—与许多传奇的故事一样,人类进入宇宙的旅程将从一粒种子开始。

根据戴森的描述,一旦这粒种子击中一颗彗星的表面,它就会生长为一个巨大的恒温植物,而且它是经过生物工程改造过的,可以在冰冷的太空环境中只借助遥远的太阳光即可生存下去。在那里,这棵树能长得特别大,最终形成一个温暖的、封闭的、充满由光合作用产生的氧气的栖息地。人类抵达这里时,可以在空心的树干内安家。

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本文源自大科技<科学之谜 〉 2017年第12期杂志文章 欢迎您关注大科技公众号:hdkj1997

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