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不是月球也不是火星,科學家新的人類移民地方案,在一顆矮行星上

人類的下一站

科學狂人埃隆·馬斯克曾經放出豪言, 要在2050年實現上百萬人定居火星的計畫。 儘管這個數字有些過於誇張, 但沒有人會質疑, 火星極有可能成為人類的下一個移民地。

除了火星之外, 月球自然也是一個絕佳的選擇。 即使生存環境不如火星, 但月球可以被開發為人類的科研基地, 建設大口徑射電望遠鏡或者作為火箭發射場。 總之, 火星和月球憑藉距離近、環境不那麼惡劣的優勢, 即將成為人類開發的下一顆星球。

不過最近, 有些科學家提出了不同的看法, 他們認為最適合開發人類移民地的太陽系天體, 既不是NASA計畫在2024年踏足的月球和在2033年載人登陸的火星, 而是一顆位於小行星帶的矮行星——穀神星。

你可能覺得這個說法有點嘩眾取寵, 但科學家絕對是認真的。 最近, 芬蘭氣象研究所的物理學家和天體生物學家Pekka Janhunen提出了一些自己的看法, 告訴我們這個猜想是有一定道理的。

穀神星是在1801年被發現的小天體, 直徑大約950公里。 在接下來二百年的時間裡, 它都被定義為人類歷史上發現的第一顆小行星。 不過, 在2006年矮行星的定義被提出後, 它就和冥王星一起被歸類為矮行星了,

也成為了唯一位於小行星帶的矮行星。

那麼, 穀神星到底有何特殊之處?它為何成為了一些科學家眼中人類的下一站呢?

地心引力

Janhunen在發表於arXiv上的一篇論文中指出:「我們的目標是需要有一個人造的重力, 並且在提供地球以外的生存區域的同時, 還能夠創建一個便於在定居點內的居民進行旅行的生存區,

其人口密度也要比較合理, 如每平方公里500人。 」

在這裡, 他提到了重力的因素, 這也是月球和火星不被他看好的原因, 因為月球的表面重力只有地球的1/6, 而火星也只有地球的4/9左右。 這種低重力表面上看只不過是對重量的改變, 但其深層次對於人體的影響, 尤其是如果人類定居, 從小到大的成長過程都在低重力環境下度過, 以及在不同重力的天體之間往返, 是否會帶來傷害, 目前仍然不得而知。

所以, 有人也提出了另一種人類移民地的概念, 那就是人造太空移民地。 這是一種極其巨大的空間站概念, 通過旋轉產生的離心力來模擬地心引力, 也就是地球的重力加速度g, 即9.8米每二次方秒。

人造太空移民地

這個方案乍聽之下很不錯, 但也有其中的問題。 人造定居點畢竟不可能做得像宇宙天體那麼大, 一旦人口數量增長過快, 那就需要建立多個定居點。 在這個情況下, 如果多個定居點都是繞太陽運行的, 那麼在其他天體的引力作用下, 它們不可能永遠保持相對位置的固定;如果是共同繞某顆行星公轉,又要擔心它們彼此相撞。

Janhunen提出了一個有趣的方法,這個方法我們中國人應該尤其容易理解,那就是兩千年前赤壁之戰時曹操採用的一個方法——鐵索連環。具體來說,他設想我們可以以穀神星為基地,在其上空建立大量的空間站,而每一個空間站在通過旋轉模擬地心引力的同時,還通過巨大的框架結構連接在一起,保持相對位置的固定。

那麼問題來了,這樣的計畫似乎和天體本身沒有什麼關係,為何谷神星成為了他的首選呢?

太空電梯

這裡要說到一個以前我們提到過的概念,那就是太空電梯。所謂的太空電梯,是在地球同步軌道上(距離地表約3。6萬公里)建立人類基地,並且通過電梯相連,可以大幅節省航太能源。同樣的,這個概念也可以利用到其他天體上。Janhunen認為,我們可以在穀神星上建立大量空間站,並且利用太空電梯與地面相連保持固定位置,作為人類的移民地。

如果要建立這麼多大型的空間站,材料從何而來就是個問題。我們不可能完全從地球上運輸,這樣做的能量消耗實在太大了。如果從月球或者火星運輸,倒不失為一個辦法,其重力加速度比地球小,運輸更為方便。相比之下,穀神星的重力加速度就更小了,能夠讓我們節省更多的燃料。

而且,穀神星上遍佈著大量80%的層狀矽酸鹽,它們可以用來作為空間站抵禦各種太空輻射的護盾。而且穀神星很可能擁有一個巨大的液態海洋,這對於人類的生存來說至關重要,也是月球和火星所不具備的優勢。

根據他的計畫,這種人造太空移民地也會像地球上一樣分為城市和鄉村,並且填有1.5米厚的土壤,部分地區厚度可以達到4米,這樣可以種植樹木,打造花園。

面臨的困難

當然,穀神星也有一些缺陷,那就是距離太陽確實比較遠,和太陽的平均距離達到了2.7天文單位。這對於人類移民地來說,如何獲取足夠的太陽能及溫度就成為了一個難題。

Janhunen給出了他的方案,那就是利用鏡子將陽光集中到人類移民地。根據他的設計,每一個空間站的兩側都各自有一面巨大的鏡子,它們可以隨時調整位置,確保收集到最多的陽光。

Janhunen介紹,一旦成功建立了第一個移民地,就會有越來越多的太空移民地被建設起來。你可能以為生活在這裡是權宜之計,但這種生活有可能比地面上要好,畢竟不會像地面一樣有惡劣天氣或者自然災害。而且,由於這樣的移民地被模組化,它也可以迅速提升數量,Janhunen甚至認為其人口承載能力可以達到地球目前人口的10000倍!

當然,目前這一切都還只是停留在理論層面上,還有很多的問題需要解決,比如該如何旋轉實現模擬的地心引力、如何將人和材料運送到遙遠的穀神星。當然了,太空電梯和太空輻射的防護措施、以及收集陽光的巨型鏡子,也都是目前無法解決的問題。

他認為,這個項目的總體難度大約和定居火星不相上下,而生存環境卻要比火星更合適。根據他的計算,一旦上面提到的問題被攻克,建設第一個空間站將只需要22年的時間。

總之,Janhunen相信這個項目的回報將會非常大,為人類提供了絕佳的生存環境。一旦實現,人類將正式踏上外太空移民之路。

它們不可能永遠保持相對位置的固定;如果是共同繞某顆行星公轉,又要擔心它們彼此相撞。

Janhunen提出了一個有趣的方法,這個方法我們中國人應該尤其容易理解,那就是兩千年前赤壁之戰時曹操採用的一個方法——鐵索連環。具體來說,他設想我們可以以穀神星為基地,在其上空建立大量的空間站,而每一個空間站在通過旋轉模擬地心引力的同時,還通過巨大的框架結構連接在一起,保持相對位置的固定。

那麼問題來了,這樣的計畫似乎和天體本身沒有什麼關係,為何谷神星成為了他的首選呢?

太空電梯

這裡要說到一個以前我們提到過的概念,那就是太空電梯。所謂的太空電梯,是在地球同步軌道上(距離地表約3。6萬公里)建立人類基地,並且通過電梯相連,可以大幅節省航太能源。同樣的,這個概念也可以利用到其他天體上。Janhunen認為,我們可以在穀神星上建立大量空間站,並且利用太空電梯與地面相連保持固定位置,作為人類的移民地。

如果要建立這麼多大型的空間站,材料從何而來就是個問題。我們不可能完全從地球上運輸,這樣做的能量消耗實在太大了。如果從月球或者火星運輸,倒不失為一個辦法,其重力加速度比地球小,運輸更為方便。相比之下,穀神星的重力加速度就更小了,能夠讓我們節省更多的燃料。

而且,穀神星上遍佈著大量80%的層狀矽酸鹽,它們可以用來作為空間站抵禦各種太空輻射的護盾。而且穀神星很可能擁有一個巨大的液態海洋,這對於人類的生存來說至關重要,也是月球和火星所不具備的優勢。

根據他的計畫,這種人造太空移民地也會像地球上一樣分為城市和鄉村,並且填有1.5米厚的土壤,部分地區厚度可以達到4米,這樣可以種植樹木,打造花園。

面臨的困難

當然,穀神星也有一些缺陷,那就是距離太陽確實比較遠,和太陽的平均距離達到了2.7天文單位。這對於人類移民地來說,如何獲取足夠的太陽能及溫度就成為了一個難題。

Janhunen給出了他的方案,那就是利用鏡子將陽光集中到人類移民地。根據他的設計,每一個空間站的兩側都各自有一面巨大的鏡子,它們可以隨時調整位置,確保收集到最多的陽光。

Janhunen介紹,一旦成功建立了第一個移民地,就會有越來越多的太空移民地被建設起來。你可能以為生活在這裡是權宜之計,但這種生活有可能比地面上要好,畢竟不會像地面一樣有惡劣天氣或者自然災害。而且,由於這樣的移民地被模組化,它也可以迅速提升數量,Janhunen甚至認為其人口承載能力可以達到地球目前人口的10000倍!

當然,目前這一切都還只是停留在理論層面上,還有很多的問題需要解決,比如該如何旋轉實現模擬的地心引力、如何將人和材料運送到遙遠的穀神星。當然了,太空電梯和太空輻射的防護措施、以及收集陽光的巨型鏡子,也都是目前無法解決的問題。

他認為,這個項目的總體難度大約和定居火星不相上下,而生存環境卻要比火星更合適。根據他的計算,一旦上面提到的問題被攻克,建設第一個空間站將只需要22年的時間。

總之,Janhunen相信這個項目的回報將會非常大,為人類提供了絕佳的生存環境。一旦實現,人類將正式踏上外太空移民之路。

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