竞猜大厅中科书院丨中国科学时刻出书社2024年11月版-🔥竞猜大厅-甲级职业联赛-英雄联盟官方网站-腾讯游戏
发布日期：2024-12-17 06:10 点击次数：153
上映于1975年的《天际：1999》中竞猜大厅，天际月球基地“阿尔法”引发了东谈主们对往常天际探索的无尽遐想。2010年，好意思国航天局（NASA）刊行了一款以月球基地为配景的游戏《月球基地阿尔法》。这之后，埃隆·马斯克（ElonMusk）曾经建议缔造月球基地“阿尔法”的宏伟蓄意。关于东谈主类而言，阿尔法基地也许意味着东谈主类对天际假寓的好意思好欲望。
那么，咱们不错赶赴月球阿尔法基地和更远的方位假寓吗？
以下内容选自《往常漫游指南：昨日科技与东谈主类往常》，已赢得出书社授权刊发。
《往常漫游指南：昨日科技与东谈主类往常》，[好意思]史蒂文·诺韦拉 [好意思]鲍勃·诺韦拉 [好意思]杰伊·诺韦拉 著，别尽秋 译，中科书院丨中国科学时刻出书社2024年11月版。
由于东谈主类是在地球上进化而来的，是以咱们依然高度安妥了这个环境——有一个薄薄的气体外壳包围着咱们的星球，温度和压力变化界限很窄，不受辐射的影响，大气中有充足的氧气，无过多的二氧化碳或其他有毒气体，湿度适中。咱们现已进化到能在太阳发出的后光下看见事物，并能够食用有机物，而咱们亦是有机物的一部分。
离开这个小小的似茧蛹一般的保护层，咱们无法存活太久。即使在地球上，咱们也无法在某些方位无尽期地生涯下去。沙漠的环境太热太干，南北极又过冷，最峻岭脉上的空气太恬澹，是以咱们常常待在我方的舒坦区，衣裳衣服，以至住在由环境戒指的房屋里，以保握确凿的舒坦。
比较之下，已知天地的其余部分则是一派致命的地狱。事实上，据咱们刻下所知，在莫得注重天际服或封锁栖息地的情况下，东谈主类无法在其他方位生涯。尽管常见的科幻演义以为，天际旅行者不错在大多数行星上着陆，况且环境相对舒坦，但很可能只好极小一部分“类地”行星确凿得当东谈主类居住。毕竟，变量太多了。
其他星球上的引力可能过大或过小，照至其上的太阳光大致过亮或过暗，温度也可能过高或过低，况且大气也可能存在诸多问题。如无磁场，咱们将会遭到致命的辐射轰击。最重要的是，其他星球上的食物可能也不安全。
天际本人的环境以至更为恶劣。在接近统统零度的温度下，东谈主类会被冻结；但若是咱们告成袒露在未经大气层过滤的太阳光下，东谈主类又会被烧熔。如前文所述，即使良晌地袒露在天际真空中也将致命。莫得大气层行为屏蔽，辐射也会逐渐将咱们杀死。此外，咱们需要随身佩戴总计的氧气、食物、水和能量。本色上讲，为了在天际中生活，咱们需要建造一个与地球环境相称相似的球形居所，外层由大气层包裹，形如一个气泡。
最重要的是，天际中莫得重力。轨谈将保握一个握续着落的景况，在轨谈上基本上莫得彰着的重力感，时刻上称为“微重力”，因为天际中仍有渺小的局部重力着手。若是未受到接近1g的重力，咱们的身体就无法运作——咱们会失去骨骼和肌肉，无法浅显分派体液，主见将会受损，以过火他仍在了解中的反作用。
天际假寓并非易事，但咱们仍会再接再厉，因为探索和假寓新方位是东谈主类的生涯神态。
弥远假寓的空间站大致不具备可行性
将任何现存的空间站都称为“假寓点”，以至是弥远点，都还为之过早。假寓点意味着一个自力重生的社区。不外，天际假寓点无用完全自力重生，不错依赖外部交换或支握，但这种方位应该是东谈主们生活和功绩之地。
趁便一提，天际醉心者已不再使用“殖民天际”这个词了，因为从属国的界说为异邦势力在另一个国度的部分地区缔造部分或完全戒指，并从本国侨民至此。若是火星上确有火星东谈主，那么地球东谈主在此假寓便会形成从属国。因此，在发现外星人命之前，咱们将坚握刻下的传统说法“假寓”。
现存的空间站，即东谈主们不错在天际中生活和功绩的方位，并非完全的假寓点，而是前线站，或者顾名念念义，即空间站。外洋空间站是刻下天际中寿命最长且面积最大的有东谈主居住建筑，其首尾邻接长达108米，里面生活空间绝顶于一个六居室的房屋。外洋空间站的主体建筑始建于1998年，并于2011年完工，但关连升级和维修确凿一直在进行。
《2001天际漫游》（1968）剧照。
自2000年11月2日以来，来自18个国度的242名宇航员（数据收尾2020年11月）曾居住在外洋空间站。好意思国宇航员斯科特·凯利保握着在外洋空间站连气儿停留时间最长的记录，达340天。而宇航员佩吉·惠特森在外洋空间站停留的总时间最长（非连气儿），为665天。
之前的空间站，包括“金刚石空间站”和“礼炮号空间站”系列，“天际实验室”、“和平号空间站”和“玉阙一号熟悉空间站”，都不再运行。这些空间站使与天际生活关连的科学时刻得以发展。宇航员以至不错在天际中训诫食物，尽管其产量远远不够奉侍宇航员。外洋空间站弗成自力重生食物和水，完全依赖外界运输。
在外洋空间站上，排泄物只可部分回收垄断。东谈主类粪便进程杀菌处理，最终被抛出空间站，并行为“粪便流星”在地球大气层中烽火。但是，好意思国国度航空航天局正在寻找充分回收垄断东谈主类排泄物的花样。其中一项建议是将排泄物储存在空间站的外层，行为顽抗辐射的“粪便障蔽”。科幻笑剧电视剧《第五通衢》以幽默的神态探讨了这一构想，但这是一项严肃的提议。自2009年以来，外洋空间站一直在回收尿液，且该系统已升级为更有用的模子，即使用强酸净化宇航员的尿液。正如一位宇航员所说：“今天的咖啡亦然翌日的咖啡。”
外洋空间站将握续飞行至2030年，好意思国国度航空航天局蓄意让其退役，并于2031年的某个时候将其毒害并千里入海洋，再用一系列生意空间站拔帜易帜。私营航天企业公理航天正在蓄意将自行研发的模块连气儿到外洋空间站，并于2022年运行实践任务。这些模块是对老化的外洋空间站的重要升级，一朝外洋空间站退役，公理航天的模块将分离出来，成为该公司自有的空间站。
另一家私营公司，轨谈拼装公司（OAC）公布了其“旅行者空间站”蓄意，该空间站将最多容纳400东谈主。“旅行者空间站”是一个甜甜圈时局（环面）的天际站，与电影《2001天际漫游》中的空间站十分相像，通过自旋产生东谈主工重力。
好意思国国度航空航天局蓄意建造一个名为“家数”的月球空间站，行为阿尔忒弥斯任务的一部分，以便捷完成走动月球名义的任务。跟着从低地球轨谈到月球（称为“地月空间”）空间基础花样的发展，往常可能会有更多的空间站。
但是，空间站是用于参不雅或完成任务的方位，而非假寓点。刻下尚无建造空间站假寓点的蓄意。在干与天际的资本大幅缩短和在天际自力重生的时刻得到进一步发展之前，弥远假寓的空间站大致不具备可行性。
东谈主们是否舒坦在天际生活？
关于一个行为弥远假寓点的空间站而言，它需要在很猛进程上兑现自力重生，因为将物资送入天际的用度玄妙且不易操作。完全回收总计的水和排泄物将成为必须条件。于弥远住户而言，空间站还需具备安全性，这意味着其外部应有充足的辐射屏蔽按序。
能够为总计的住户训诫充足的食物有着荒谬的上风，不外，运输补充食物也具有可行性。水培花坛，即使用完全受控的环境、东谈主造光和确凿完全轮回垄断的水，在水中训诫植物，这依然是一项盛大的产业（预测到2020年将达97亿好意思元）。水培法是一种可训诫很多蔬菜的有用花样，东谈主们依然在外洋空间站上垄断此法训诫了熟悉植物。
《2001天际漫游》（1968）剧照。
东谈主工重力也必不可少，所幸这不错通过精真金不怕火的旋转兑现，不外仍需面积绝顶大的空间站。空间站越大，旋转产生的影响就越斥逐易被飞船内的乘客察觉，因此也斥逐易引起昏厥。和“旅行者号”探伤器一样，这种环面设计最早由赫尔曼·波多奇尼克（曾假名赫尔曼·诺顿）于1929年建议，因此随机被称为“诺顿之轮”。不外，咱们还有其他遴荐——不错用一根长缆绳连气儿两个模块，使二者围绕互相旋转，飞船不错停泊在缆绳的中心点，通过升降机到达其中一个模块上。
另一个联想中的设计是一个沿着长轴旋转的大圆柱体，就像《巴比伦5号》中的车站一样。这一构想当先由达雷尔·罗米克于1956年建议，他设计了一个高1000米、直径300米的圆柱体，可容纳2万东谈主。杰拉德·K.奥尼尔于1974年对此发表了首篇时刻分析，因此这种设计被称为“奥尼尔圆柱体”。笔据奥尼尔的经营，钢的强度足以支握一个直径为8000米的圆柱体，但这依然是最大限制了。更先进的材料不错制造更大的结构。
《巴比伦5号：归乡路》（2023）剧照。
能量供应也很重要，但垄断太阳能电板板便可举手之劳地获取能量。在天际中，太阳能电板板不错自动定向，以赢得握续最大化的太阳光供应。在出现遑急情况时，或者面板因任何原因需要脱机时，备用电板不可或缺。天际中其他时局的能量可能不易获取且资本玄妙，但极有可能用作备用电源。但往常的大型空间站可能会包括一个微型核响应堆，以至是一个先进的核聚变响应堆。
事实上，氧气问题并莫得联想中那样难以惩处。若是训诫的食物足以奉侍一个空间站的住户，那么这些植物也会轮回垄断二氧化碳，产生的氧气将大于所需要的量。好意思国国度航空航天局称这种系统为“受控生态人命保险系统”。在这种系统中，最知名的实验大致即是“生物圈2号”封锁栖息地，这是一座微型的东谈主工生态轮回系统，但并未针对天际环境进行优化。与之更关连的实验是苏联主导的BIOS-3，这是20世纪60年代至80年代一个谋划名标的一部分。东谈主们发现，只需分派给每东谈主13平方米的地皮，他们就能训诫78%的所需食物，从而制造确凿总计的氧气。只须有更多的空间和更高的后果，就不错举手之劳地出产总计的食物和充足的氧气。
事实上，对潜在的火星封锁栖息地的模拟发现，氧气过量可能才是确凿的问题所在。若是大气中的氧含量过高，就会引动怒灾。因此，任何封锁的栖息地系统都需要严慎调遣植物的种类和数目，以好意思满地均衡食物、水、氧气和二氧化碳的数目，或者给与环境系统从而诊治这些变量。产生过多的氧气大致比去除过剩的氧气更为容易。不错将过剩的氧气储存起来，以供舱外行动或探望空间站的飞船使用，也可将其用作燃料。
关联深空假寓点的其他建议包括挖空大型小行星，再将其里面用作空间站。若是小行星体积充足大，比如谷神星，那么以至可能“加快”小行星的旋转（就像《天穹深广》中那样，剧中作念法本色上是垄断火箭使小行星旋转得更快），以产生东谈主工重力。同期，小行星本人也会提供充足的屏蔽从而顽抗辐射和流星。
最重要的是，不但一个封锁的生态戒指栖息地完全具有可行性，而且咱们当今距离兑现这小数依然相称近了。在这样一个生态系统中，有充足的原材料、得当的辐射屏蔽、一些产生东谈主工重力的旋转，以及为总计这个词系统供电的太阳能电板板。由此可见，在不久的将来，弥远假寓天际的可行性极高，况且最终很可能会兑现。
假寓天际的构想由来已久。1895年，俄罗斯火箭之父康斯坦丁·皆奥尔科夫斯基建议了缔造空间站的目的。1903年，他完善了这一目的，包括旋转产生重力、太阳能，以及一个产出食物和氧气的封锁栖息地。125年之后的今天，咱们所领有的时刻至少不错运行兑现他的这一雄心。
确凿的问题在于东谈主们是否舒坦在天际生活。谜底很可能是，毕竟寰宇东谈主口数十亿，总有东谈主会想要这样作念。但咱们不得不问：除了在天际中生活，东谈主们还能在何处作念什么？这是一个经济问题（正如咱们所见，经济常识题时常比纯正的时刻问题更为重要）。东谈主们能否在天际中营生？赢得的收益是否足以使命可能极为玄妙的生活资本？
天际假寓的经济效益将取决于往常的工业发展。即使是具备东谈主工重力的空间站也会有低重力以至微重力的位置，这对某些科学实验很有匡助，对往常的一些工业产业而言，也可能至关重要。微重力制造大致是往常天际假寓的命根子所在。垄断空间站行为操作基地的小行星采矿业是另一个潜在产业。在小行星上功绩的矿工将需要一个居住和获取补给的方位，因为落魄走动于地球重力井并不合算。往常的天际假寓点以至可能随机刻东谈主员注重，他们的功绩是惊叹一个盛大的轨谈太阳能电板板排布，从而向地球辐射能量（或治理试验参与功绩的机器东谈主）。
咱们不错在其他星球假寓吗？
虽然，咱们并不局限于在天际中建造解放飘动的空间站。咱们不错给与相似自力重生的栖息地时刻，在月球、火星和太阳系的其他星球上建造假寓点。遇到的问题基本上并无分辩。这类栖息地相似需要能量、食物、氧气、浅显大气压和辐射屏蔽。
在月球这样的星球上，有些事情操作起来会更容易，有些则更难实施，还有些与在其他星球操作难度一致。食物、氧气、资源回收垄断和大气戒指在天际或月球名义或其他行星名义确凿都是难度疏通的时刻问题。独一确凿的区别在于，在其他星球名义开展上述行动更为容易。东谈主们也不错垄断当地的风化层为训诫植物创造泥土，不外，水培农业也具有可行性。有些地点以至有当地的水源。
太阳能电板板也可能成为动力搭救。由于天际中的太阳光握续发出，因此极易获取太阳能。月球南北极不错握续接管光照，但其他位置则弗成，因此需要建造更多的太阳能电板板，并将其与充足的备用电板系统配对。
《2001天际漫游》（1968）剧照。
如在其他星球上假寓，核响应堆可能更有价值，也更有必要。在辩认东谈主类栖息地的方位，不错举手之劳地建造核响应堆，并可连气儿数十年出产可靠的动力。在火星上，风力涡轮机是可行的。事实上，由于违反太阳能电板板的沙尘暴不错产生风能，风力涡轮机不错行为有用替补。
距离太阳越远，太阳能电板板可赢得的能量就越少。举例，火星上的最大太阳辐照度约为590瓦/平方米，略高于地球（1000瓦/平方米）的一半，比较之下，木星上仅为50瓦/平方米。但是，太阳系除外的气态巨行星中含有多半的氢，一些较大的卫星上含有碳氢化合物，这些物资不错为核聚变响应堆以至氢燃料电板提供燃料（可与总计食物出产产生的过剩氧气磋议）。即使是彗星也含有不错行为燃料着手的蒸发性元素。
在固体星球上防辐射更为精真金不怕火，原因有二。其一，不错当场取材。到达月球名义后，就不错在当地的风化层上建造栖息地，其中包括厚厚的辐射屏蔽。
笔据好意思国国度航空航天局提供的图像，咱们当今也有充分的事理得出论断，月球和火星上可能存在自然洞穴，可行为好意思满的辐射屏蔽。这些洞穴为熔岩管谈，在熔岩到达或接近地表时形成。在月球上，洞穴的宽度计算在300至900米之间（没错，如实是宽度）。由于火星的重力较大，火星上的洞穴较小，但宽度仍在40至400米之间。
这些深洞不仅不错防辐射，还不错挡避微陨石，以至更大的流星，关于无任何大气层保护的天际栖息地而言，这三者都组成了确凿的恫吓。此外，咱们也许不错在熔岩管谈内打造浅易的充气栖息地，无需任何重型建筑。以至有可能对总计这个词熔岩管谈进行密封和加压。
也许，在低重力星球上假寓遭逢的最繁难的挑战在于，并无精真金不怕火易行的花样将重力增多到接近地球浅显的水平。具有朝笑意味的是，在只好微重力的天际中，垄断旋转来惩处这个问题更为容易。月球名义的重力只好0.165g，火星上则为0.38g。刻下，咱们以至还不知谈如安在表面上产生确凿的东谈主工重力，而且这小数可能无法兑现。有东谈主建议建造大型环形轨谈，使栖息地歪斜成一定角度并旋转，从而增多剧力，但这一惩处决策可能不切试验。
咱们穷乏月球或火星的低重力环境对生物效应的历久谋划，但从刻下已知信息来看，低重力环境可能会缩短咱们的骨密度和肌肉力量，并产生其他负面影响。若是你要在月球或火星上渡过余生，那么这种环境不会变成影响，因为你会安妥这种重力。但是，一朝你回至地球，就会发觉难以安妥以至不可能安妥地球重力。由此可能会产生多个东谈主类亚种群，而每个亚种群都能安妥不同的重力。
《2001天际漫游》（1968）剧照。
世代飞船值得一提，这是另一种假寓时局。世代飞船是一艘大到足以充任空间站的天地飞船，能够完全自力重生，且不错容纳数百以至数千东谈主。但是，空间站亦然一艘飞船，能够产生约莫1g的握续推力。在此情况下，加快度将提供东谈主工重力，而不是旋转。或者，一朝飞船达到巡航速率，就不错改造确立，使生活舱旋转以提供重力。
这种飞船的设计比空间站或月球基地更具挑战性，因为它必须兑现确凿的自力重生，因为长久不会有任何补给，其中包括总计的惊叹和修理。在深空中，也不会有太阳能，是以核裂变或核聚变大致必不可少，或者可垄断反物资以至黑洞引擎这类高技术提供能量。
上述飞船常常称为“世代飞船”，因为其设计初志即是为卓越东谈主类一世时间——数十年到数百年——的天际旅程提供居所。到达逸想标的地的东谈主们将是那些离开开赴地并在飞船上渡过一世的东谈主们的后代。据推测，飞船上的资源和东谈主力将用于在远方的恒星系统中缔造一个新的假寓点。
原文作家/[好意思]史蒂文·诺韦拉 [好意思]鲍勃·诺韦拉 [好意思]杰伊·诺韦拉
摘编/何也
剪辑/何安安
校对/张彦君竞猜大厅
