另一種太空殖民：漂浮於穀神星之上_風聞

　　原文作者：Brandon Specktor

　　翻譯：楊伯順

　　校對：張宇辰 王婧彧 王茸 張硯斌

　　美編：徐⑨坤

　　後台：庫特莉亞芙卡 李子琦 胡永葳

　　原文鏈接：

　　https://www.livescience.com/megasatellite-colony-ceres-oneill-cylinder.html

　　人類是否應該在矮行星穀神星旁建立一個巨型棲息地呢？聽上去毫無道理，其實不然。

　　這幅NASA插圖展示了一個“奧尼爾圓筒”：它由美國物理學家傑拉德·奧尼爾在1977年提出，是環繞在外星球上的一種人類棲息地。一篇最新的文章提議在穀神星周圍建造一個奧尼爾圓筒。

　　Credit:  Rick Guidice courtesy of NASA

　　今天的航天機構與天馬行空的億萬富豪們比以往任何時候都更專注於為人類尋找一個新家園。火星是一個顯而易見的候選家園，因為它距離地球近，晝夜循環接近24小時，大氣中含有豐富的二氧化碳。然而，有一派科學家認為，在任何一顆異星表面殖民都會麻煩不斷，得不償失。

　　最近在arXiv上發表的一篇論文提出了一個有創意的想法：拋棄火星，在穀神星附近建立一個巨大的漂浮人類基地。

　　論文的其中一位作者，赫爾辛基的芬蘭氣象研究所的天體物理學家Pekka Janhunen描述了他的願景：在小行星帶中的最大天體——穀神星軌道上搭建一個盤狀框架，成千上萬的巨大圓筒狀航天器通過框架相連。每一個圓筒棲息地能夠容納5萬人，提供人造大氣，並通過自轉離心力產生一種類似地球上的重力的力。

　　Janhunen的巨衞星包括一個由相互連接的圓筒棲息地（中部）組成的盤面，兩側都有巨大的鏡面，將陽光照入棲息地。

　　Credit: Pekka Janhunen

　　但為何是穀神星？Janhunen在文中解釋到，它和火星同地球的平均距離相近，這使空間航行相對容易。但是這顆矮行星還有一個巨大的優勢：它富含氮氣，這對營造環基地大氣層有關鍵作用（地球大氣中，79%是氮氣）。定居者並不需要在這顆微小星球表面建立基地，因為穀神星的半徑只有地球的1/13，所以定居者可以用太空電梯將原材料從這顆星球上傳送到基地。

　　軌道生活還可以解決火星殖民帶來的最大風險：低重力對健康的影響。

　　“我擔心，由於火星引力過低，火星上成長的孩子不管是在肌肉還是骨骼方面可能都會發育不健全，”Janhunen提到。“所以，我想找一種兩全其美的替代方案。”

　　即便如此，有研究人員指出，Janhunen的方案也有着它本身的風險，可能會對穀神星基地產生威脅。

　　這幅NASA插圖展示了奧尼爾圓筒內部的可能模樣。每一個棲息地都有人造大氣、類地球重力、以及都市與農業空間。

　　Credit: Rick Guidice courtesy of NASA

　　歡迎來到盤狀世界

　　根據Janhunen的方案，每一個圓筒棲息地長10公里，半徑1公里，每66秒旋轉一週，以自轉產生的離心力模擬地球重力。

　　Janhunen説，一個單獨的圓筒在保障人類舒適的前提下，最大可容納57000人。它們通過強大的磁力與周圍的圓筒保持相對穩定的位置，類似磁懸浮技術。

　　Janhunen表示：這種連接指向了巨衞星生活的另一優越之處，“殖民地”邊緣可以不斷添加新的圓筒，近似無限擴張。火星的表面比地球的要小，因此它無法為龐大的人口和經濟擴張提供足夠的空間。而穀神星基地則能容納幾百萬個棲息地。

　　看到曙光

　　除了圓筒和巨大盤狀框架之外，殖民地的另一主要特徵是兩面巨大的玻璃鏡，與盤面呈45度角，將充足的陽光反射進棲息地中。每一棲息地都會有一部分用來種植莊稼和樹木，它們種植在從穀神星上剝離的土壤層中，土壤層厚1.5米。自然光會使植物快速生長。（同時，每一個圓筒的“城市”區都要依賴人造光模擬地球的晝夜循環。Janhunen並沒有提到氧氣從何而來。）

　　這個漂浮的社會，圓筒狀的烏托邦，聽起來可能有一點古怪，但是它也有其擁護者。在2019年，傑夫·貝佐斯（Jeff Bezos，亞馬遜CEO，私人航天公司“藍色起源”創立者）在華盛頓特區舉行的一場活動中提到了類似Janhunen所描述的“奧尼爾殖民地”的優點。但貝佐斯認為在有生之年不能見證這種殖民地的誕生，“我們該如何建造奧尼爾殖民地？我不知道，在座的各位都不知道。”

　　然而，Janhunen更加樂觀。在一封郵件中，他説第一批人類定居者可以在15年內向穀神星出發。

　　未來是光明的，有朝一日你也可以居住在數百萬公里之外的棲息地中。

　　Credit: Don Davis courtesy of NASA

　　穀神星的未來？

　　Manasvi Lingam是弗洛裏達技術研究所的一位天體生物學助理教授，研究行星的宜居性，他稱穀神星的方案提供了月球或火星殖民以外的另一種可行的選擇，但是依舊缺少一些關鍵的因素。

　　“要我説，有三個問題。首先除了氮氣，還需要其他基本元素，”Lingam説。

　　論文中沒有提到的一個關鍵元素是磷。人體需要磷元素來產生DNA、RNA以及ATP（細胞中重要的能源物質）。地球上的所有有機體——包括殖民地打算種植的所有植物——都需要通過某些方式獲得磷，但是Janhunen的方案中沒有説明在哪裏以及如何獲取這種關鍵元素。

　　第二個問題是技術。從穀神星上獲取氮氣和其他原材料，要求殖民者在該星球表面採礦，從岩石中提取這些關鍵元素。如果穀神星上沒有部署自動採礦車隊，以及指引它們抵達元素豐富礦牀的衞星，這個行動便沒有成功的可能。Lingam説，這個想法是可行的，但是我們暫未達到這種技術水平。就在最近（1月15日），NASA火星車“洞察號”配備的“鼴鼠”鑽頭未能鑽入火星表層5米深處，結束了為期兩年的任務。

　　這些技術限制引出了Lingam的第三個問題，即時間安排。Janhunen的方案提出，巨衞星的第一批環繞棲息地可以在穀神星礦石開採之後的22年之內建成。但是這個估算假設基地的可用能源供應每年呈指數增長，能立即啓用且絕對不會因為技術、物流原因停止。Lingam説，這個估計“並非不可想象”，但是不應該被視為理所當然。

　　Lingam表示：“22年可能是理想情況下的最短時間，但是實際所需時間會比這長得多。” 

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