如今,似乎每個人都想進入太空,有些人甚至想在太空中建立國傢。另一方面,世界正面臨著許多全球性的威脅,如氣候變化、人口過剩和潛在的流行病等。為瞭應對這些威脅,準備一個後備計劃總是好的。顯而易見的一個計劃便是進入太空,在遠離地球的地方建立人類殖民地。

在科幻作品中,我們經常能看到人類居住在行星大小的物體上。從《星球大戰》中傳奇的死星,到《銀河系漫遊指南》中的行星建造設施,建造一個適居星球的想法一直是科幻作傢們討論的話題。問題是,我們能做到嗎?如果能做到,我們又該怎麼做?

基本居住條件

如果想要建造一個可供人類居的星球,我們首先要在太空中找到一個合適的場所。最重要的是,這顆星球需要處於適居帶(habitable zone)內。這意味著這顆人造行星的軌道,或者它與最近恒星的距離,應該能夠確保溫度有利於生命的發展。如果這顆行星離恒星太近,我們會被恒星的熱量烤焦,而如果離得太遠,我們又會在嚴酷的低溫下凍結。此外,星球上還必須存在大量的液態水,因為沒有水就沒有生命。

地球處於太陽系的適居帶內

地球處於太陽系的適居帶內

除瞭合適的溫度和與恒星的距離外,我們還需要含有可呼吸氣體的大氣層、類似地球的穩定重力、適當的晝夜循環等。隻有滿足這些先決條件,我們才能考慮從零開始構建一個宜居星球的計劃。

現在,建造所謂的“人造宜居行星”就可以有兩種方式。第一個方案,我們可以制造一個行星復制品,包括一大塊被做成巨大球體的巖石,幾乎與太陽系的其他行星沒有區別。另一個方案,就是在太空中建造一顆巨大的衛星,也許更確切地說,是一個球形空間站,就像《星球大戰》中的死星一樣。第二種方案並不是真正意義上的行星。盡管呈現球形,但這顆人造星球並不會以固定的軌道繞太陽運行,而可能隻是像其他人造衛星一樣在地球上空盤旋。

對工程師和科學傢來說,這兩種方案都是極其艱巨的,但第二種方案相對更加可行。接下來,就讓我們從這個方案開始吧。

構成空間站

如前所述,建造一個類似行星的球形空間站要比建造一個巨大的類地行星容易得多。從《星球大戰4:新希望》中可以看到,死星的直徑大約為120公裡,非常巨大!要知道,人類建造過的最大的空間站長度還不到160米。當然,當你將死星與直徑為12756公裡的地球相比時,就顯得微不足道瞭。不過,為瞭簡單起見,我們這裡還是設定為120公裡。

如果我們像建造航空母艦那樣,建造這個類似行星的新空間站,並且主要用鋼鐵作為建築材料,那麼將需要大約1000萬億噸的鋼鐵。以我們目前的技術而言,光是生產這麼多鋼鐵就需要80萬年以上的時間!目前,人類每年隻能生產大約18億噸的鋼鐵。

要獲得建造這種類行星空間站的原材料,唯一的變通辦法是向太空獲取,而不是依賴地球的資源。為此,我們可能需要開采小行星,甚至月球。事實上,許多公司都在研究這個概念,一些相關的研究也在進行中。

現在,假設我們在某種程度上克服瞭采購原材料的後勤挑戰,那麼接下來,我們就需要利用先進的機器人(能夠在微重力下工作)建造一個可供居住的球形物體。之所以要建造一個類似行星的空間站,是因為這樣才能獲得類似地球的重力。在失重狀態下,我們的身體情況可能會變得十分糟糕。在國際空間站(ISS)長期工作的宇航員經常要應對由於微重力造成的骨量流失、低血壓和其他健康問題。

建造一個像死星一樣的類行星球形空間站聽起來很酷,但它可能存在著固有的缺陷:缺乏穩定性。為瞭保持其穩定運行,我們需要進行大量的主動維護。要實現這一壯舉,人類至少需要成為卡爾達肖夫指數中所謂的Ⅰ型文明。而根據一些科學傢的說法,我們距離達到這一水平還需要幾個世紀的時間。

那麼,如果是建造一顆完整的行星呢?

復制行星

馬克·亨普塞爾(Mark Hempsell)是英國私營航空公司Reactions Engines的航空工程師,已經對建造人工行星的可能性進行瞭全面的研究。他的研究成果發表在《英國星際學會雜志》(Journal of the British Interplanetary Society,簡稱JBIS)上。

亨普塞爾認為,沒有必要完全精確地建造地球的復制品。換言之,我們可以建造小一些的復制行星。他估計,要在人造行星上達到相當於地球重力的水平,工程師們可以將地球十分之一的質量壓縮到一個接近月球大小的球體中。地球的質量約為5842萬億噸,而月球的直徑是3476公裡。當然,這仍然需要大量的巖石,但亨普塞爾的建議是,我們可以去模仿大自然創造行星的方式。

從大自然中汲取靈感

像地球這樣的巖石行星是由太陽誕生時所釋放出來的殘餘物質積聚而成的。在幾百萬年裡,這些殘留顆粒一點一點、一塊一塊地聚在一起,直到形成一顆適居的行星。亨普塞爾認為,我們可以嘗試模仿大自然形成行星的過程,但要加快速度。

亨普塞爾認為,為瞭加快速度,我們可以在太陽附近建立一個先進的核聚變設施,在那裡獲取建造新的類地行星所需的較重的物質。他指出,密度較大的元素如鋨(osmium)、銥(iridium)和鉑(platinum)等,將是構建復制行星的不錯選擇。這些較重的元素可以層層疊在一起,然後自然冷卻。

不過亨普塞爾承認,目前人類已知獲得這些元素的唯一途徑是超新星的熱核爆炸。也許隻有當我們發展到卡爾達肖夫指數的Ⅱ型文明時,才能建造一個具有如此大能量的核聚變設施。然而,即使可以用這種方法來加快行星的形成過程,建造一顆行星也需要幾千年的時間。

更好的選擇:地球化

除瞭上述兩種異想天開的想法,還有一個更可行的選擇——通過地球化改造行星或衛星,使其適合人類居住。

在地球化改造中,我們不必從零開始建造行星。我們所要做的,就是改造已經存在的行星(或衛星),使其環境適合生命生存。例如,我們可以在火星上進行核爆炸,使其大氣層變暖到我們所需的程度。然後,我們需要尋找一種能保留住火星大氣層的技術,使其能像地球一樣維持適宜溫度。許多研究人員相信,這一設想有可能在幾十年內成為現實。

最後總結一下,從科幻作品的角度,從零開始建造行星是相當有意思的情節,但實際上,這一想法的實現離現在的我們還很遙遠。未來幾十年內,我們或許能將火星或月球變得更像地球,對人類來說,這已經是一項難以置信的壯舉。(任天)

Source: m.cnbeta.com