準(zhǔn)備好去火星

阿拉娜·塞米勒斯

在將來的某一天，當(dāng)?shù)厍虮粦?zhàn)爭(zhēng)、升高的海平面或者一顆小行星毀滅的時(shí)候，人類將會(huì)滅絕，一起消失的還有地球上的所有物體。

除非人類在太空中的某個(gè)地方建立棲息地。

美國(guó)航空航天局蘭利研究中心的高級(jí)技術(shù)專家帕特·特勞特曼說：“歷史已經(jīng)證明，地球上發(fā)生了滅絕事件。我們需要為人類的未來建立第二個(gè)獨(dú)立的生物圈。”

這個(gè)想法聽起來可能有些異想天開，但是科學(xué)家正在為此努力，以便使其成為現(xiàn)實(shí)。我們應(yīng)該如何利用地球大氣層以外的資源？在不久的將來或者未來幾個(gè)世紀(jì)里，我們?cè)谔罩械那闆r是什么樣的？就這些問題，我與航天工程師、企業(yè)家和研究人員進(jìn)行了交談。

1.高速飛行

私人航天公司正在研發(fā)可重復(fù)使用的航天器，這將大大降低發(fā)射成本，因?yàn)檫@樣使我們不需要每次離開地球大氣層時(shí)都建造一艘新的宇宙飛船。例如，埃隆·馬斯克于2002年6月建立的太空探索技術(shù)公司已經(jīng)發(fā)射了他們研發(fā)的可重復(fù)使用的宇宙飛船。這類航天器可能很快就會(huì)使商業(yè)太空飛行成為可能，比如英國(guó)維珍銀河公司和美國(guó)Xcor宇航公司等公司已經(jīng)接受亞軌道飛行的預(yù)訂了。

美國(guó)Xcor宇航公司的發(fā)言人布萊恩·坎彭說，這樣的飛行器速度很快，比如他們公司的亞軌道飛行航班只需要30分鐘左右。在起飛以后5分鐘之內(nèi)，乘客就可以進(jìn)入零重力狀態(tài)；再飄浮5分鐘之后，他們將下降返回地球，這時(shí)乘客將經(jīng)歷驚心動(dòng)魄的30秒飛行——其感覺大概與坐過山車一樣，最后滑翔到地面。這些航班將在同一個(gè)地方起飛和降落，在未來幾十年內(nèi)，成為最快捷的國(guó)際旅行方式，從美國(guó)的紐約飛到日本的東京只需要90分鐘。

2.擁擠的天空

隨著發(fā)射火箭的成本下降，越來越多的人將參與到航空航天事業(yè)中?，F(xiàn)在，已經(jīng)有大學(xué)和研究小組將立方體衛(wèi)星（CubeSat）——一種與面包盒差不多大小、結(jié)構(gòu)呈立方體的微小衛(wèi)星——發(fā)射上天空。其成本只需要10萬美元，而普通衛(wèi)星的發(fā)射成本通常高達(dá)數(shù)千萬美元。

然而，隨著越來越多的組織將衛(wèi)星送入太空，碰撞事件將變得更有可能。1957年10月4日， 蘇聯(lián)在拜科努爾航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射了人類第一顆人造衛(wèi)星“斯普特尼克”號(hào)。1967年，也就是10年以后，太空中就有大約2500個(gè)物體（包括衛(wèi)星、廢棄火箭和碎片）圍繞著地球飛行。美國(guó)聯(lián)合太空行動(dòng)中心（Joint Space Operations Center，該中心負(fù)責(zé)識(shí)別和追蹤太空中的物體）的指揮官約翰·吉爾斯上校介紹說，現(xiàn)在太空中飛行的物體已經(jīng)有2萬多個(gè)。吉爾斯說，在太空中，一塊2厘米長(zhǎng)的碎片就會(huì)對(duì)衛(wèi)星造成巨大的傷害，其破壞力相當(dāng)于一輛在地球上超速行駛的吉普車發(fā)生的碰撞。美國(guó)軍方正在開發(fā)一種名為“太空圍欄”的雷達(dá)系統(tǒng)（預(yù)計(jì)在2018年投入使用），其用途是跟蹤和觀測(cè)不斷增多的太空垃圾以及仍在軌道中飛行的小型和微型衛(wèi)星，對(duì)即將發(fā)生的碰撞發(fā)出警告，并應(yīng)對(duì)敵對(duì)者可能試圖摧毀全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及其他重要衛(wèi)星的行動(dòng)。

3.前往月球

雖然自1972年以后就沒有人再踏上月球了，但是中國(guó)不久前發(fā)射了一個(gè)月球車，而且計(jì)劃最終建立一個(gè)永久的月球基地。從許多方面來講，月球都是一個(gè)很好的棲息地——那里有水，而且它的土壤不僅富含礦物，還具有大量氧氣。同時(shí)，月球還可以成為我們探索太陽(yáng)系其他星球的一個(gè)很好的中轉(zhuǎn)站。月球的重力大約是地球的1/7左右，因此在那里發(fā)射宇宙飛船需要的能量要少得多。

美國(guó)亞利桑那大學(xué)天文學(xué)教授、《超越：我們?cè)谔盏奈磥怼芬粫淖髡呖死锼埂び⒈日J(rèn)為，有一天我們可能會(huì)在月球表面建造一個(gè)“太空電梯”，以便讓月球上的飛船發(fā)射更加容易。所謂“太空電梯”，就是一條由超強(qiáng)材料制成的巨型錐形纜繩，能夠通往5.6萬千米的太空。太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的電梯車可以順著纜繩開上去，將航天器送入月球的軌道?！鞍雮€(gè)多世紀(jì)以來，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ處熞恢痹谡J(rèn)真研究這個(gè)問題?！笨死锼埂び⒈日f，“我們現(xiàn)在就可能建造太空電梯。”

4.火星任務(wù)

許多科學(xué)家認(rèn)為，火星擁有大量的地下冰川，可能是人類永久移居另一個(gè)星球的最佳選擇。但是，在火星上生活也存在許多難以克服的困難：人類無法呼吸火星的空氣，火星頻繁發(fā)生的沙塵暴使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變得困難重重。太陽(yáng)輻射是另外一個(gè)嚴(yán)重的問題；而且從火星上往地球發(fā)送信息（以光速傳播的無線電波）最快也需要20多分鐘才能夠到達(dá)，這還取決于這兩個(gè)星球所處的軌道位置。

不過，科學(xué)家、建筑師和工程師正在集思廣益，想方設(shè)法解決這些困難。例如烏克蘭的ZA建筑師事務(wù)所已經(jīng)制訂了利用火星土壤建造房屋的計(jì)劃，我們還可以先發(fā)射機(jī)器人去火星建造房屋。有研究人員提出建議說，我們可以居住在火星地下的“熔巖管道”（可能是由火山形成的地下洞穴）中，因?yàn)檫@些洞穴可以保護(hù)人類不受太陽(yáng)輻射和沙塵暴的影響，同時(shí)還能使溫度保持相對(duì)穩(wěn)定。美國(guó)航空航天局正在測(cè)試一種可以部署在火星表面的充氣式棲息地。

克里斯·英比說，如果一群人在火星上生活了幾個(gè)世紀(jì)，很少或者根本沒有與地球聯(lián)系，那他們可能會(huì)進(jìn)化，最終成為一個(gè)不同的物種。因?yàn)榛鹦堑闹亓苄?，所以科學(xué)家相信，在那里生活的人類將會(huì)慢慢變得更加高大，心血管系統(tǒng)會(huì)逐漸變得更弱，體毛也會(huì)減少（因?yàn)樗麄儽仨毚谑覂?nèi)或者穿宇航服，所以就不需要體毛的保護(hù)了）。另外他們還需要控制飲食，可能會(huì)導(dǎo)致牙齒變得更小。當(dāng)然，這些都是假設(shè)人類可以在火星重力的環(huán)境中繁殖的前提下發(fā)生的——這還是

一個(gè)未經(jīng)證實(shí)的假設(shè)。

5.未來的探索

在月球軌道上或接近月球軌道的地方，存在著幾個(gè)點(diǎn)，被稱為拉格朗日點(diǎn)。位于這幾個(gè)點(diǎn)的物體既不會(huì)被拉向月球，也不會(huì)被拉向地球。圍繞著拉格朗日點(diǎn)運(yùn)行的空間站可能會(huì)長(zhǎng)時(shí)間停留在一個(gè)地方，而不會(huì)飄走。

美國(guó)航空航天局蘭利研究中心的高級(jí)技術(shù)專家帕特·特勞特曼說，其中一個(gè)區(qū)域可以成為前往宇宙深處的宇宙飛船的停靠港口，就好像是太陽(yáng)系中的鹿特丹港一樣。從地球上運(yùn)輸補(bǔ)給和燃料的成本非常高，但是在機(jī)器人的幫助下，宇航員可以從小行星上取出一塊大石頭，將其拖到一個(gè)穩(wěn)定的區(qū)域，然后開采其中的水和氧氣，進(jìn)而將其轉(zhuǎn)化成火箭推進(jìn)燃料。

矮行星谷神星是太陽(yáng)系小行星帶中最大的小行星，那里可能蘊(yùn)藏著大量的水資源。據(jù)專家初步推測(cè)，水占谷神星體積的40%，因此可以作為燃料補(bǔ)給的一個(gè)潛在基地?！叭绻鹦遣贿m合人類居住，那么木星系統(tǒng)（包括木星和它的衛(wèi)星）可能是一個(gè)很好的替代選擇，因?yàn)槟抢镆灿兴Y源，而且大多數(shù)地區(qū)不受太陽(yáng)輻射的影響?！迸撂亍ぬ貏谔芈f。

宇宙中含有數(shù)不勝數(shù)的恒星——僅僅是銀河系就至少有數(shù)千億顆恒星，而宇宙中存在數(shù)千億個(gè)銀河系。至于行星的數(shù)量則更多了。美國(guó)麻省理工學(xué)院行星科學(xué)和物理學(xué)教授薩拉·西格說，目前的技術(shù)還不能確定哪些行星適合人類居住，或者已經(jīng)有人居住。但是到2018年，隨著耗資90億美元的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射，我們對(duì)銀河系的看法可能會(huì)變得更加清晰。這個(gè)空間望遠(yuǎn)鏡將被送往距離地球160萬千米遠(yuǎn)的地方，在那里它將尋找在其他行星的大氣中沒有的氣體，而這些氣體可能是由其他生命形式產(chǎn)生的。

發(fā)射探測(cè)器可能是確定是否存在地球外生命的唯一方法。但是，即使探測(cè)器以1/10光速飛行（一些物理學(xué)家認(rèn)為這是可能的），到達(dá)40萬億千米遠(yuǎn)的最近的恒星也需要大約43年的時(shí)間。（相比之下，以這種速度前往月球，大約需要13秒。）

一些物理學(xué)家認(rèn)為，未來人類可以通過扭曲時(shí)空的方式來更快地到達(dá)遙遠(yuǎn)的恒星——本質(zhì)上來說，就是通過迅速擴(kuò)大其后面的空間來推動(dòng)宇宙飛船。但是這個(gè)理論還沒有得到證實(shí)，而且這個(gè)過程需要巨大的能量。盡管如此，許多科學(xué)家對(duì)太陽(yáng)系外載人航天任務(wù)的可能性仍然持樂觀態(tài)度。“對(duì)此我毫不懷疑，這一定能夠?qū)崿F(xiàn)?！迸撂亍ぬ貏谔芈f，“不過也許不是在我的有生之年?！?