未来十五年，人类有望殖民移动的小行星带

发表于 4年以前 | 总阅读数：638 次

我们可以在矮行星谷神星附近建造一个可供人类居住的“超级卫星”吗？也许听上去荒唐，但实际上可能还挺合理的。

不过，最近发表在预印本数据库arXiv上的新论文提出了一个创新对策：忘掉红色星球，在矮行星谷神星周围建立一个巨型的移动居住地。

在这篇尚未经过同行评审的论文中，赫尔辛基芬兰气象研究所的天体物理学家佩卡·哈胡宁描述了他所想象的“超级卫星”。这个超级卫星由数千个圆筒太空舱组成，所有太空舱通过内部的一个圆盘状框架连接在一起，而这个框架则永久性地绕着谷神星飞行。谷神星，是在火星和木星轨道之间的主小行星带中最大的天体。哈胡宁写道，每一个圆筒太空舱可以容纳至多5万人，支持人工大气，可通过自身旋转产生的离心力制造出类似地球的重力。（这个基础概念，首先出现于上世纪七十年代，被称为奥尼尔圆筒。）

NASA绘制的“O‘Neill Cylinder太空舱”，也叫奥尼尔圆筒，是一个移动的人类殖民地，绕其他行星运行。最近，一篇新论文提出，我们或许可以在矮行星谷神星附近建造大型的奥尼尔圆筒殖民地。

那么，为什么选择谷神星呢？哈胡宁认为，谷神星到地球的距离，与火星到地球的距离相当，因此这个距离的太空旅行也较为容易。但是，该矮行星还具有一个十分重要的优势。哈胡宁说，谷神星上富含氮气，而氮气对于制造轨道殖民地的大气环境非常重要。比如，地球大气中的氮气含量约为79%。与其在这个迷你星球表面建造殖民地——谷神星的半径约为地球的十三分之一，定居者其实可以利用太空电梯，将星球表面的原材料直接运往他们的轨道殖民地。

这种轨道生活还可以解决另一个不可忽视的问题。哈胡宁认为，火星表面的殖民地存在一个重要的问题：低重力会对健康造成不良影响。

他在邮件中写道：“我担心，由于重力太低，火星殖民地上成长的孩子没办法发育成为健康的成年人。因此，我希望找到一个替代的方案，可以提供类似于地球上的重力。”

但是，一名外部研究人员指出，哈胡宁的提议也有其自身的局限性，可能会阻碍谷神星殖民地的成功建设。

NASA的插图描绘了奥尼尔圆筒的内部构造。每一个太空舱内部都具有人工大气、类似于地球的重力，以及城市与农业结合的生活空间。

欢迎来到盘状世界

根据哈胡宁的提议，谷神星的超级卫星中的每一个圆筒都可以通过自转产生重力；每个圆筒太空舱长约10公里，半径为1公里，自转周期为66秒，以产生模拟地球重力的离心力。

哈胡宁说，每个圆筒可以容纳大约5.7万人，圆筒可以通过强大的磁铁（如用于磁悬浮的磁铁）固定在附近的圆筒旁。

哈胡宁的超级卫星包括一个带有相互连接的圆筒太空舱的圆盘，两侧配有大型镜子，可以使阳光照射进殖民地。

这种相互联系也为超级卫星生活带来了另一个巨大的优势。哈胡宁表示，在殖民地的边缘，可以无限增加新的圆筒太空舱，从而实现近乎无限的扩张。

他说：“火星表面积少于地球的表面积，因此无法为大量人口和经济扩张提供足够的空间。”但是谷神星殖民地却不一样，“可以从一个居住点，发展到数百万个居住点”。

沐浴阳光

在圆筒和巨型圆盘状框架之外，该殖民地还有一个重要特征：两个超大的玻璃镜，相对于圆盘呈45度角，以向每个太空舱反射足够的自然阳光。哈胡宁写道，每个圆筒太空舱中，会有一部分空间专门用于种植农作物和树木。这些植物将种植在1.5米厚的土壤中，而土壤则从谷神星的原材料中提取。自然光可以帮助植物茁壮成长。与此同时，每个太空舱的“城市”空间将依靠人造光来模拟地球上的昼夜循环。但是，哈胡宁没有说明定居点的氧气将从哪里获取。

这种移动的圆筒状乌托邦社会看似异想天开，却也得到了一些人的支持。2019年，亚马逊首席执行官兼太空私人公司蓝色起源的创始人杰夫·贝索斯在华盛顿特区的一次活动上的讲话，提到了建造“奥尼尔殖民地”的种种好处。贝索斯口中的奥尼尔殖民地与哈胡宁描述的十分相似。只不过，贝索斯觉得这样的殖民地在我们的有生之年或许难以实现。他向观众发问：“我们将如何建造奥尼尔殖民地呢？我没有答案，我想在座的各位也不知道答案。”

但是，哈胡宁比贝索斯要乐观许多。在邮件中，他说，人类的首批太空定居者将有望在未来15年内踏上谷神星殖民之旅。

当你生活在距离地球百万公里的太空舱内时，未来无限美好。

何时殖民谷神星？

马纳斯维·林罕是佛罗里达理工学院的宇宙生物学助理教授。他主要研究行星的宜居性。林罕认为，谷神星的提议为殖民火星或月球提供了“可行的选择”，不过这个提议忽略了一些关键因素。

林罕并未参与这篇论文的写作。他说：“我认为，谷神星的提议存在三个主要局限。首先是，除了氮气之外，其他必要元素的问题。”

林罕说，论文中并未提及的另一个关键元素是磷。人体依靠磷来生成DNA、RNA和ATP（细胞中一个重要的储能形式）。地球上的所有生物——包括殖民者可能希望在移动的居住舱内种植的任何植物——都需要磷。然而，哈胡宁的提议未说明这种关键元素将从何而来以及如何获得。

第二个局限是技术。从谷神星表面收集氮气和其他原材料需要在该矮行星的表面进行开采，并从岩石中提取这些关键元素。这项工作可能需要在谷神星上部署一支自动采矿车队，还需要人造卫星来引导车队前往最值得开采的养分富集地区。如果没有这些条件，开采工作将难以实现。林罕说，殖民谷神星的想法是可行的，只是从技术上讲，我们现在还没有这个能力。1月15号，NASA的一个火星探测器“鼹鼠”宣告死亡。在此之前，“鼹鼠”一直尝试钻入火星地表16英尺，但两年来都没能成功。

这些技术限制引出了林罕的第三个问题：提议的时间跨度。哈胡宁的提议表示，谷神星上的开采工作一旦开始，超级卫星的第一个轨道居住舱集群将可以在22年后建成。但是，这个时间估算的前提是，定居点的可用能源每年以指数形式增长，能源即时可用，并且也永远不会因技术或后勤问题而中断。林罕说，这个估算“并非完全不可能”，只是万事无绝对。

他说：“在最佳条件下，22年时间可能是最快的估计。但是我认为，实际的时间跨度可能会更长久。”

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