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不是月球也不是火星,科学家新的人类殖民地方案,在一颗矮行星上

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人类的下一站

科学狂人埃隆·马斯克曾经放出豪言,要在2050年实现上百万人定居火星的计划。尽管这个数字有些过于夸张,但没有人会质疑,火星极有可能成为人类的下一个殖民地。

除了火星之外,月球自然也是一个绝佳的选择。即使生存环境不如火星,但月球可以被开发为人类的科研基地,建设大口径射电望远镜或者作为火箭发射场。总之,火星和月球凭借距离近、环境不那么恶劣的优势,即将成为人类开发的下一颗星球。

不过最近,有些科学家提出了不同的看法,他们认为最适合开发人类殖民地的太阳系天体,既不是NASA计划在2024年踏足的月球和在2033年载人登陆的火星,而是一颗位于小行星带的矮行星——谷神星。

你可能觉得这个说法有点哗众取宠,但科学家绝对是认真的。最近,芬兰气象研究所的物理学家和天体生物学家Pekka Janhunen提出了一些自己的看法,告诉我们这个猜想是有一定道理的。

谷神星是在1801年被发现的小天体,直径大约950公里。在接下来二百年的时间里,它都被定义为人类历史上发现的第一颗小行星。不过,在2006年矮行星的定义被提出后,它就和冥王星一起被归类为矮行星了,也成为了唯一位于小行星带的矮行星。

那么,谷神星到底有何特殊之处?它为何成为了一些科学家眼中人类的下一站呢?

地心引力

Janhunen在发表于arXiv上的一篇论文中指出:“我们的目标是需要有一个人造的重力,并且在提供地球以外的生存区域的同时,还能够创建一个便于在定居点内的居民进行旅行的生存区,其人口密度也要比较合理,如每平方公里500人。”

在这里,他提到了重力的因素,这也是月球和火星不被他看好的原因,因为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。这种低重力表面上看只不过是对重量的改变,但其深层次对于人体的影响,尤其是如果人类定居,从小到大的成长过程都在低重力环境下度过,以及在不同重力的天体之间往返,是否会带来伤害,目前仍然不得而知。

所以,有人也提出了另一种人类殖民地的概念,那就是人造太空殖民地。这是一种极其巨大的空间站概念,通过旋转产生的离心力来模拟地心引力,也就是地球的重力加速度g,即9.8米每二次方秒。

人造太空殖民地

这个方案乍听之下很不错,但也有其中的问题。人造定居点毕竟不可能做得像宇宙天体那么大,一旦人口数量增长过快,那就需要建立多个定居点。在这个情况下,如果多个定居点都是绕太阳运行的,那么在其他天体的引力作用下,它们不可能永远保持相对位置的固定;如果是共同绕某颗行星公转,又要担心它们彼此相撞。

Janhunen提出了一个有趣的方法,这个方法我们中国人应该尤其容易理解,那就是两千年前赤壁之战时曹操采用的一个方法——铁索连环。具体来说,他设想我们可以以谷神星为基地,在其上空建立大量的空间站,而每一个空间站在通过旋转模拟地心引力的同时,还通过巨大的框架结构连接在一起,保持相对位置的固定。

那么问题来了,这样的计划似乎和天体本身没有什么关系,为何谷神星成为了他的首选呢?

太空电梯

这里要说到一个以前我们提到过的概念,那就是太空电梯所谓的太空电梯,是在地球同步轨道上(距离地表约3.6万公里)建立人类基地,并且通过电梯相连,可以大幅节省航天能源。同样的,这个概念也可以利用到其他天体上。Janhunen认为,我们可以在谷神星上建立大量空间站,并且利用太空电梯与地面相连保持固定位置,作为人类的殖民地。

如果要建立这么多大型的空间站,材料从何而来就是个问题。我们不可能完全从地球上运输,这样做的能量消耗实在太大了。如果从月球或者火星运输,倒不失为一个办法,其重力加速度比地球小,运输更为方便。相比之下,谷神星的重力加速度就更小了,能够让我们节省更多的燃料。

而且,谷神星上遍布着大量80%的层状硅酸盐,它们可以用来作为空间站抵御各种太空辐射的护盾。而且谷神星很可能拥有一个巨大的液态海洋,这对于人类的生存来说至关重要,也是月球和火星所不具备的优势。

根据他的计划,这种人造太空殖民地也会像地球上一样分为城市和乡村,并且填有1.5米厚的土壤,部分地区厚度可以达到4米,这样可以种植树木,打造花园。

面临的困难

当然,谷神星也有一些缺陷,那就是距离太阳确实比较远,和太阳的平均距离达到了2.7天文单位。这对于人类殖民地来说,如何获取足够的太阳能及温度就成为了一个难题。

Janhunen给出了他的方案,那就是利用镜子将阳光集中到人类殖民地。根据他的设计,每一个空间站的两侧都各自有一面巨大的镜子,它们可以随时调整位置,确保收集到最多的阳光。

Janhunen介绍,一旦成功建立了第一个殖民地,就会有越来越多的太空殖民地被建设起来。你可能以为生活在这里是权宜之计,但这种生活有可能比地面上要好,毕竟不会像地面一样有恶劣天气或者自然灾害。而且,由于这样的殖民地被模块化,它也可以迅速提升数量,Janhunen甚至认为其人口承载能力可以达到地球目前人口的10000倍!

当然,目前这一切都还只是停留在理论层面上,还有很多的问题需要解决,比如该如何旋转实现模拟的地心引力、如何将人和材料运送到遥远的谷神星。当然了,太空电梯和太空辐射的防护措施、以及收集阳光的巨型镜子,也都是目前无法解决的问题

他认为,这个项目的总体难度大约和定居火星不相上下,而生存环境却要比火星更合适。根据他的计算,一旦上面提到的问题被攻克,建设第一个空间站将只需要22年的时间。

总之,Janhunen相信这个项目的回报将会非常大,为人类提供了绝佳的生存环境。一旦实现,人类将正式踏上外太空殖民之路。

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