如何殖民穀神星?_風聞

原創：牧夫天文

文章來源：Universetoday

原作：MATT WILLIAMS

編譯：張雨荷

校譯：牧夫天文校對組

編排：王璞

原文鏈接：

https://www.universetoday.com/143011/how-do-we-colonize-ceres/

在太陽系中火星和木星的軌道之間，是人們熟悉的小行星帶。在這片區域內，存在着超過1.5億顆直徑不小於100m的天體，而其中最大的便是穀神星（Ceres）。穀神星是一顆矮行星，它的直徑約為９４０千米，是小行星帶中唯一一個經歷了靜水平衡成為球形的天體。

考慮到穀神星優越的地理位置和得天獨厚的自然資源，有人提出了在穀神星上建立人類殖民地的想法。穀神星可以成為小行星開採項目的基地，也可以作為人類文明的前哨站，推動着人們向太陽系的更遠處前進。

那麼，是否有可能在穀神星冰冷的表面上建立殖民地呢？

2015年5月黎明號宇宙飛船拍攝的穀神星

圖片來源 NASA/ JPL/Planetary Society/Justin Cowart

科幻小説中的描寫

在科幻小説中，穀神星常常被描繪為人類在太空中的停靠站或是基地。穀神星最早出現是在1898年美國天文學家兼作家加勒特·瑟維斯創作的小説 《埃迪森征服火星》之中，裏面描繪了火星人和來自穀神星的巨人交戰的情景。艾薩克·阿西莫夫早期的一些作品中也提到了穀神星，在小説中它是人類的殖民地和瞭望站。

L.尼爾·史密斯1981年出版的小説《維納斯帶》描繪了穀神星上的一個地下城，它由幾個小的殖民區和站點相連而成。另外，他於2009年出版的小説《穀神星》也聚焦於這顆矮行星。

在詹姆斯·科裏（作者丹尼爾·亞伯拉罕和泰·弗蘭克的筆名）撰寫的《利維坦覺醒》和《蒼穹浩瀚》系列的書籍中，穀神星是人類主要殖民地的所在，人們在這裏對小行星帶中進行的採礦作業工程進行協調。殖民地位於地表之下的隧道之中，通過加速旋轉可以提供約0.3 倍重力加速度的人造重力。

可能的方法

殖民穀神星和殖民其他天體例如月球或是水星有許多相似之處。簡單來説，需要建立一個能在大氣稀薄或是完全沒有大氣的條件下生存的居住區。這意味着需要增加氣壓、同時保證殖民區內高度絕緣和密不透風，還需要能夠承受天體表面的極端低温。

這些居民區可以建立在隕石坑內，然後用穹頂結構進行密封。我們可以利用從小行星帶中開採出的浮土在冰層附近3D打印出地基和建築結構。冰和有機分子可以就地取材，以提供水和養分。這些養分與水和浮土結合後，將能夠提供食物種植所必要的土壤。隨着水冰、礦產、二氧化硅和其他原材料的本地供給，殖民區將能夠逐步實現一定程度的自給自足。

此外，也可以考慮在穀神星冰冷的地殼內建立一個殖民區。倘若能夠實現穀神星的加速旋轉（儘管這本身就是一個重大挑戰），那麼將能夠藉助天體旋轉產生的離心力為殖民區提供人造重力。

潛在的優勢

作為小行星帶中最大的天體，穀神星有着不錯的殖民潛質。它可以作為小行星開採的主要基地和交通樞紐，以便於將從小行星帶採集的資源運向火星或者運回地球。它也可能成為前往外太陽系的飛行任務中的補給站和加油站。

由於穀神星表面重力很弱，穀神星的逃逸速度也非常低，僅為0.51 km / s。這意味着從穀神星表面發射飛船所需的推進劑和能量要比太陽系中的其他天體少得多。因此，穀神星與其他行星之間的往返交通並不需要太高的成本。

穀神星豐富的資源儲備也是它擁有如此吸引人的殖民潛質的原因之一。水冰的存在意味着殖民地在很大程度上可以自給自足，當地居民能夠自己製備氧氣、飲用水和灌溉種植物。甲烷和氨氣的存在還可以用於製造燃料、氮氣，或者幫助建立其它行星表面的殖民地。

這些從穀神星或是周邊小行星帶上取得的資源也可以用來建造殖民地，這意味着不需要從地球或是小行星帶以外的其他地方往穀神星運送物資。

黎明號宇宙飛船拍攝的穀神星東、西半球地形圖

圖片來源 NASA/JPL

面臨的挑戰

穀神星雖然是小行星帶中最大的天體，卻比太陽系中的大多數天體小得多，而且質量較輕。穀神星的直徑為940千米，約是月球的一半。但是，由於穀神星主要由水冰和密度較小的物質組成，其質量僅為月球質量的1％。

這導致穀神星表面的重力很弱，僅為地球重力的3％。換句話説，生活在穀神星表面的人們將幾乎完全處於失重狀態，在穀神星上居住所帶來的生理影響將與長期生活在國際空間站中的宇航員受到的生理影響極為相似。

這些生理效應包括肌肉減少、骨骼密度下降、視力降低、器官功能減弱、心血管疾病，甚至影響心理健康。因此，為了使人們不必考量在穀神星上的停留時間長短所帶來的生理影響，適當的醫療措施或是某種形式的人造重力（如離心機或增加旋轉速度）是必不可少的。當然，這些措施還需要解決重力過小對繁育後代的影響。

雖然可以在當地採集建立殖民地所需的必要資源，但是殖民穀神星仍然需要高昂的成本。在考慮任何飛行任務之前，我們都需要考慮能夠執行長時間深空飛行的飛行器。這可能需要用到熱核或者核電助推（NTP/NEP）的概念，或是需要其他更先進的推動裝置。

開啓太陽系探索旅程的熱核火箭概念圖

圖片來源 NASA

我們不得不承認，在小行星帶內建立永久殖民地的嘗試需要等待相關基礎設施首先在月球、火星或是二者之間的其它地方試點成功之後才能進行。否則這一任務將耗資巨大，還有可能在未來的飛船到達和提供補給之前先宣告瓦解。

但是隨着科技的發展和地球附近殖民地的建立，在穀神星上建立殖民地將是下一個順其自然的選擇。它不僅有助於小行星帶的經濟開發，還將成為探尋外太陽系的踏板，助力人們在木星衞星或者太陽系更遠的地方建立殖民地。

『天文時刻』 牧夫出品

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美術家的外星球殖民概念

圖片來源 NASA