地球不是人类永久的家园,目前已知的是——20亿年后,地球将不再适合人类居住,并且如果银河系提前与仙女星系相撞,那么连20亿年都不到!另外,直径大于100英里的小行星掠过地球轨道时,有三分之一最终会与地球相撞,大约每三十万年就会发生一次这样的撞击。5 h5 R4 O/ n# G( [6 b. o5 x
为什么地球不是永久的家园?
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1989年,一颗非常小的行星穿过地球轨道,而地球在6小时前才刚刚离开,如果撞上,威力相当于1000颗核弹!在“救生艇基金会”(该基金会下有数百名科学家持续跟踪研究会毁灭人类的潜在危险)最近发布的报道中,科学家们把这种可能性为三十万分之一的灾难比作俄式轮盘,谁都不知道下一次撞击会不会就是地球的毁灭之时。
) _# v7 t) V( T) G9 U D但是,很多灾难似乎是人为的。人类每年消耗的资源远远超过地球可以承担的数量。据国际人道主义组织CRED(流行病研究中心)的报告称,过去十年所发生的干旱、地震、洪水等是上个世纪80年代的3倍,也是上世纪初的54倍。除此以外,气候变化还导致了严重缺水、沿海地区的下沉,以及灾荒肆虐。地球很可能会毁灭于致命的病菌、核战争或如“救生艇基金会”所说的“滥用威力越来越强大的科技”。鉴于人类对地球所造成的伤害,也许我们终有一天离开是为了保护地球,让它不要提前毁灭。+ u! j; Y" P6 _ R
由纽约大学的化学家罗伯特·夏皮罗发起的课题——“拯救文明联盟”提出这样一个理念:由于这些大变动是无法避免的,因此,我们应该将现在的人类文明、成就和传统进行“备份”,然后将它带往外太空。2005年,当时的NASA行政长官迈克尔·格里芬也是这么描述国家太空计划的,他认为如果人类想要生存下去,最终将要迁移至其他星球居住。
7 r: U- l% H, b人类未来的家园在哪里?
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人类有多种选择,月球是其中之一。 _- [1 q0 a. \) }
NASA在完成了一项耗资2亿美元的研究后提出,人类可以先派出一支移民队在月球上挖深度为数英尺的洞穴,或者利用现存的火山口,人类需要先躲避在那里,因为高能宇宙辐射会破坏DNA,导致癌症。国家航天学会在其2008的报告《太空居住地发展蓝图》中也称“月球是理想的第一站”。) p# @2 u0 J2 B/ Q8 H( i4 s% ]
但是,有些科学家却认为人类不应考虑月球。
& E% s4 R% N& n7 U/ q6 j* K# {他们认为,虽然我们离月球很近,而且人类也曾踏足月球,但是木星、土星、天王星和海王星的卫星所含有的水、碳和氮的数量更多(需要进一步证实)。他们认为太阳系中与地球相似度最高的星球是火星。“火星协会”是一个推动人类在火星上探险和居住的小组,其领头人罗伯特·祖布林表示,月球跟火星相比就像是海洋探索时期的格林兰岛跟北美洲相比。与月球不同的是,火星有稀薄的大气层,可以阻挡一部分宇宙射线,而且,火星上的重力相当于地球上的40%。
' s3 l- H" [8 _9 T4 o8 E0 a" t! w但在艾萨克·阿西莫夫(美国当代著名科幻小说家)的口中,所有上述的方法都是“行星沙文主义”。他认为,我们完全可以自己凭空造一个太空栖息地(或称为“轨道栖息地”)而不必迁居至其他行星。
' t) s4 q! ]. Y2 [2 e4 c其实早在1974年,普林斯顿大学的物理学家杰勒德·奥尼尔就已提出了一个类似的设计——一个独立的巨型太空栖息地,这种大型的太空城市呈圆柱形,以中轴为旋转轴,每分钟自转一周,使得圆筒内壁产生一股离心力,正好可以模拟地球引力。利用太阳系中自由浮动的天体资源,这个圆筒形的太空城市拥有巨大的人口承载能力,估计可以容纳从数千至数百万人口。根据奥尼尔的设计,这一圆柱形城市长度约为3.2万米,内表面积约1300平方千米。
0 b6 G0 ?7 C" y2 P“太空城市”非但在技术上可行,而且还有很多优点。比如在轨道位置控制方面,太空城市未必一定要留在轨道上。对于世世代代将要生活在封闭独立的太空城市中的人而言,他们可以选择留在地球的轨道上,也可以向太阳系以外的星球进军。他们可以自由漂浮在太空中,沿路从周边的小行星上“进口”自己所需的资源。
~0 M T0 B0 M" x# X! W如何在外太空建造“未来家园”
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首先要摆脱地球引力的控制。科幻作家罗伯特·海因莱因就曾说过:“如果你能让飞船进入轨道,那你就已经成功了一半。”: C( ?! @. o# u1 C) I5 z
忽略钱的因素,工程师们曾经构想过许多非火箭的发射系统。在冷战的高峰时期,美国海军曾研究过利用巨型大炮将导弹等有效载荷送入轨道是否可行。同时,物理学家德瑞克·蒂德曼设想过用一台巨型离心机使物体高速旋转,直至达到一定的速度最终摆脱重力。
# G/ B/ x# C% a8 L8 A. A% k另一些创意改革是关于如果减轻有效载荷的重量以使得航天飞行更为现实。一家叫做“太空制造”的公司提出,我们可以利用巨型的三维打印机将地球上的原料或太空垃圾转化成卫星或太空飞船,但是我们很想知道三维打印机在零重力的情况下如何运作。
E) ~- d! b4 {6 \/ z( O( R' _一旦我们越过近地轨道,我们也许就要考虑解决另一个问题:如何借助除了化学火箭以外的工具来远距离漫游。前NASA宇航员富兰克林正在设计一种由自载离子发动机所驱动的火箭,据估计这种火箭可以使从地球到火星的时间从原本的六个月减少至一个多月。
1 F; ]' M6 M3 U$ R日本的一个由太阳帆驱动的探测器去年十二月飞过金星,这个探测器由镀铝的塑料制成,厚度仅为0.0075毫米。日本太空发展署表示,这个探测器目前正在绕太阳运行,五年之后会返回金星的轨道。" G) R9 o+ \9 ~; t3 I9 f
目前,NASA下属的一个机构正在资助一个课题,研究太空飞船是否可以“搭”任何一颗周期性经过地球和火星的小行星的“便车”,这样的小行星总数在40颗左右,如果可以,那么太空飞船就可以做到能量“零消耗”了。
# I* P: _/ D& i& INASA研究推进方向的物理学家马克·米里斯认为,我们应该更有想象力一些,接受那些看似不可能的想法,包括“虫洞”和曲率推进。因为现在我们有足够的能力创造一个可观测的空间扭曲,可以用来检验这些假说是否靠谱。
0 ~( r) r8 T$ ~6 r5 Y7 g而国家航天协会的马克·霍普金斯的想法是,将来我们也许可以使用能自我复制的纳米机器人,将它们送往小行星,在那里机器人可以在人类居住之前先为人类创造出整个的工业文明,而且它们还可以将人类的DNA带往小行星,当时机成熟时进行人类的繁衍。但是,霍普金斯的无性无形理论似乎缺少了那么点儿浪漫。(而且我怎么就觉得未来好像没人类什么事儿了……)
! x" L' W9 P2 h8 `- Y$ l还有些科学家认为,太多对未来“可能做得到的事”的关注也许会阻碍对现在“可以做到的事”的研究。华盛顿州立大学的一位天体生物学家德克·舒尔兹·马库奇表示,无论从经济上还是技术上,去火星都是可行的,当然,前提是我们不需要返程。5 ?+ E* X9 E) ^2 T0 Y- V
人类何时搬家?
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目前取得的大多数成就都来自于私人机构。去年十二月,SpaceX就成功完成了太空舱试飞,该太空舱可载七名乘客。维珍银河公司、太空探险公司和其他公司也可提供近地轨道飞行,并可以在空间站内作短暂停留。本杰罗宇航公司还计划在2015年开设可充气的“太空旅馆”。3 T7 ]4 p5 p) V3 I/ ^3 J
越来越多的企业家希望借助自己的私人企业完成NASA所不能完成的太空任务,而且他们坚持认为,要想开创未来的太空家园,就必须有利益的驱动。瑞克·特姆林森就列出了几项新的任务,包括太空旅游、星际采矿等。他还称:“口袋里没票子就别当太空007!”
0 ~) c5 ^* m* A& z: I在国家层面,去年十月,美国国防部高级研究计划局(DARPA)就在一篇新闻稿中宣布了与艾姆斯氏实验的合作,他们将研发一艘“百年星际飞船”,他们称这将踏出太空探索新纪元的第一步,即实现星际之间的旅行。2 B. C6 d" m8 n- i' T
但NASA的首席科学家丹尼斯·布什内尔的头脑似乎更为冷静,他强调,目前我们对宇宙射线和零重力会对人类身心造成的影响还所知甚少,而且我们的太空服目前还不能够完全阻挡射线。“负担得起的不安全,安全的又负担不起。”在一次采访中,他像念咒语般不断地重复着这样一句话。至少在目前,布什内尔的话非常正确,但也有人认为探索的本质就是冒险。加利福尼亚大学的物理学教授格雷戈里·本福德称,过多地平衡风险和回报会阻碍我们的探索。
, l, r- Q+ p" q- X C9 \那些认为人类终有一天会在外太空居住的专家们表示,我们的祖先蠕动着爬上大地,像大猩猩般在非洲大草原探险,扬帆驶向新世界,这样的结果之前谁又能想象得到呢?无论人类要花多少时间才能离开地球,或者谁带领人类最终“落户”太空,这都是在为全人类的利益和福祉考虑。' `7 O! }3 C5 c- F
来源: popsci南通0 |