去太陽系的小行星定居是否可行

科幻小說《蒼穹浩瀚》系列設(shè)想在200年后：人類已經(jīng)在月球和火星上建立了殖民地，并且開始在小行星帶定居。

人類想要殖民小行星帶有很多令人信服的理由，但最主要的原因還是采礦。地球上的貴金屬大都埋藏于地下，但小行星的表面即存在大量貴金屬，比如金和鈀。而且小行星也可以用作人類研究太空的科學(xué)前哨站。

小行星帶在火星和木星之間圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，有科學(xué)家認(rèn)為它們是某顆行星的殘骸。小行星分布在整個(gè)太陽系，其中大部分位于小行星帶，共分為石質(zhì)、碳質(zhì)和金屬這三種基本類型。它們有的大到直徑數(shù)百米而有的卻小到只有一間小房子那么大。

行星資源和深空工業(yè)等公司已經(jīng)開始在小行星礦業(yè)上投資，預(yù)計(jì)2025年能夠開始采礦作業(yè)。然而，在小行星上建立人類定居點(diǎn)要比在小行星上采礦來得復(fù)雜多了。

其中一個(gè)主要風(fēng)險(xiǎn)是小行星殖民地將受到的高輻射量，諸如太陽輻射、木星的輻射帶以及其他宇宙射線。哈佛——史密森尼天體物理中心的埃爾維斯解釋道，“宇宙射線是高能粒子，大部分是質(zhì)子或高能原子核。這些高能粒子能直接穿透物體，非常危險(xiǎn)”。在地球上，我們的大氣層吸收了最危險(xiǎn)的射線，而太空殖民地也需要類似的保護(hù)盾。 “可以利用厚重的水層或冰層（作為保護(hù)），但厚度最好能有幾米?！?/p>

當(dāng)越過火星軌道進(jìn)入木星和土星的領(lǐng)域時(shí)，你必須有面積非常大的太陽能集熱板。

除了輻射，長期處于失重或微重力下對人體也是有害的。北卡羅萊納州立大學(xué)助理教授天體物理學(xué)家麥克說：“國際空間站上的宇航員必須每天用阻力機(jī)器鍛煉兩小時(shí)，但最終還是會因?yàn)殚L期處于失重狀態(tài)而出現(xiàn)健康問題?！比魏伍L期的小行星定居都需要某種形式的人造重力來緩解這種影響——有可能的話最好是能旋轉(zhuǎn)整個(gè)定居結(jié)構(gòu)。

還需要想辦法發(fā)電。大多數(shù)探測器和衛(wèi)星依靠太陽能電池陣列來獲得能量，但這對小行星來說可能不太管用?？苹眯≌f作者和前天文學(xué)家雷諾茲說：“距離太陽越來越遠(yuǎn)，光的‘平方反比定律作用開始生效。如果你離太陽兩倍遠(yuǎn)，那么你只能通過太陽能集熱板一塊區(qū)域收集到四分之一的能量，當(dāng)越過火星軌道進(jìn)入木星和土星的領(lǐng)域時(shí)，你必須有非常大面積的太陽能集熱板，但我并不認(rèn)為這是一個(gè)主要問題?！?/p>

適宜定居的小行星的理想類型是碳質(zhì)的，因?yàn)樘纪ǔ：?0%的水。埃爾維斯說，“水在宇宙中很常見，因?yàn)樗怯捎钪嬷凶畛Ｒ姷脑亟M成的，水也可以被分解成氧氣和氫氣，因此可提供呼吸的氧氣?！毙⌒行沁€需要至少100米厚的防護(hù)盾用來屏蔽輻射。

定居點(diǎn)可以隱藏在小行星表面以下，以屏蔽輻射。然而，開采和挖掘小行星比想象中要難得多。雷諾茲解釋道，“我們看到的很多小行星都是非常松散的碎石堆，它們沒有任何內(nèi)在的完整結(jié)構(gòu)——它們不是巨大的礫石，而更像是由自身重力結(jié)合在一起的一大團(tuán)碎石堆?！?/p>

缺乏物質(zhì)的凝結(jié)也意味著讓小行星旋轉(zhuǎn)的任何嘗試——如在小行星內(nèi)部形成人造重力，都會因額外的作用力導(dǎo)致小行星有有分解的風(fēng)險(xiǎn)。因此，我們需要引入一些增強(qiáng)小行星耐久性的機(jī)制。麥克說：“首先必須在不弄亂小行星本身結(jié)構(gòu)完整性的前提下將核心部分挖空，然后在確保不會對剩余部分施加過大壓力的前提下再去旋轉(zhuǎn)這枚小行星?！?/p>

到達(dá)小行星再返回地球可能需要幾個(gè)月的時(shí)間，如果遇到緊急情況，我們將不得不在小行星上解決。

為了防止小行星解體，建議搭建一個(gè)金屬網(wǎng)或籠子將小行星包裹起來。這種做法并沒有想象中那么遙不可及，因?yàn)樾⌒行菐暇陀写罅康慕饘傩⌒行强商峁┬枰牟牧稀?/p>

小行星定居點(diǎn)面臨的許多挑戰(zhàn)與擬議中的月球基地類似。除了重力不同之外，唯一的主要區(qū)別是距離。月球和國際空間站距離相對較近。月球距離國際空間站最近的點(diǎn)只有22.5623萬英里（約36.1萬公里），而且國際空間站就在地球大氣層內(nèi);但是小行星帶距離國際空間站大約1.6億英里（約2.56億公里）。

任何小行星定居點(diǎn)都必須是一個(gè)封閉的生態(tài)系統(tǒng)，并且能夠自給自足，因?yàn)槟艿玫絹碜缘厍虻闹С謱⒎浅Ｓ邢蕖０柧S斯說：“到達(dá)小行星再返回地球可能需要幾個(gè)月的時(shí)間，如果遇到緊急情況，我們將不得不在小行星上解決。我們需要巨大的人力支持，因?yàn)檫@不是走出去拿一個(gè)（星際迷航）復(fù)制器那么簡單。即使是向地球發(fā)送一個(gè)消息也可能需要一個(gè)小時(shí)?！?/p>

在小行星上定居在技術(shù)上似乎是可行的，但卻面臨重大的工程挑戰(zhàn)。但通過自動化系統(tǒng)和無人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程開采小行星可行性則比較大，其中一個(gè)選擇可以在火星上建立一個(gè)基地用來協(xié)調(diào)小行星采礦系統(tǒng)。

麥克說：“火星和月球在重力方面人類都比較適宜一些，而且可使用這兩個(gè)星體現(xiàn)有的地下隧道，因此輻射屏蔽效果也更好?！爆F(xiàn)在已經(jīng)有六顆衛(wèi)星可以用于通信，并且我們對火星和月球的環(huán)境也已經(jīng)進(jìn)行了仔細(xì)的研究。

有一些小行星在太陽附近的橢圓軌道上運(yùn)行，它們運(yùn)行的軌道靠近地球和火星。這些小行星可以挖空作為運(yùn)輸渠道，同時(shí)也保護(hù)宇航員免受輻射危害并減少對燃料的需求。埃爾維斯說：“我們現(xiàn)在已經(jīng)知道，幾年后的技術(shù)可以輕松地把十幾個(gè)或更多的小行星推進(jìn)入這些軌道?！?/p>

還有人建議在火衛(wèi)一（又稱為“福波斯”）上建造一個(gè)太空港?；鹦l(wèi)一是火星的月亮，有人認(rèn)為它曾經(jīng)是一顆小行星。這個(gè)太空港可以作為將來在火星上定居的一個(gè)中轉(zhuǎn)點(diǎn)。

雖然行星有重力和大氣層的保護(hù)，是人類在太空建殖民基地的的首選，但我們也可以在小行星上很好地定居下來，雖然住起來不是很舒服，但給我們帶來的好處是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于令人怯步的挑戰(zhàn)。

（摘自英國廣播公司新聞網(wǎng)）（編輯/華生）