NASA 研究太空城市,人類星際旅行能否實現?

2020-12-05 百家號

星際旅行一直以來都是人類對未來的憧憬和永恆的話題,很多科幻電影也描述了人類實現星際旅行後的種種壯麗畫面和離奇的故事。但如果真的想要實現星際旅行,還需要面臨很多技術上的難題以及人力和物力。

在技術方面,有人提出蟲洞、曲速飛行,這些目前只是初步理論,然而在工程上怎麼實現還是毫無頭緒。所以目前能實現的只有亞光速,而且很可能低於20%光速,要知道人類使用的化學染料的航空設備在真空中最快也只能達到4%光速。而且高速飛行在太空中與星際塵埃和小行星發生碰撞所產生的破壞力絕對不亞於核彈,速度越快面臨的困難也就越大。

能源方面,大家可以查一下『代達羅斯計劃』,這是著名的實現聚變星際飛船概念,載質量54000噸、速度可達到12.2%光速的無人星際探測器。不過這只是核聚變引擎的概念,並不是真正的工程設計。

如果可控核聚變技術得不到解決,也可以用非可控核聚變——核脈衝推進。根據有關研究,核脈衝推進能達到3.3%光速,雖然比不上核聚變,也可以用與恆星際之間的旅行。

聚變引擎結構示意圖

最後是壽命問題,因為星際旅行如果距離太過遙遠的話很可能是單程,而且就算剛滿20歲的年輕人,以核聚變探測器12%光速飛行,抵達目的地可能也七老八十了。例如我們已知的7顆類地行星,最近也需要40光年,達到目的地的時間可想而知。當然也有人提出了解決方案,比如冷凍艙,使人進入休眠狀態,通過冷凍來延長壽命。這個科幻電影裡很常見,現實中NASA也研究過,不過可能並不像電影中那麼理想。研究是通過藥物和物理手段誘導長期睡眠,一樣有新陳代謝,而且需要靜脈輸液提供營養用導尿管排除廢物。這樣做只能降低食物、氧氣等消耗,並不能延長人的壽命。而所謂的冷凍也只能冷凍剛剛死去的人,希望未來通過醫學技術能夠復活,而不是冷凍活人。

7顆類地行星

現實中想實現載人星際旅行並不簡單,很有可能是有去無回的單程票,還要經過漫長的等待和煎熬。不過還有一種比較現實合理的方式,就是建立能世代繁衍的太空城市,一代接一代的繼續航行。NASA曾設想研究了這種太空城市的夢幻圖景。

根據NASA的數據表上推算,這樣一個「奧尼爾圓通」總質量超過9000萬噸,內部有效面積5500萬平米,可容納85萬人口。太空城市裡面帶有工業區和農業區,使用太陽能發電,自給自足,通過旋轉模擬人工重力。城市內部的大氣壓是人工控制,大氣壓力僅為地球海平面的一半左右,部還有2米厚的屏蔽層用來阻隔輻射和撞擊。受損了也容易修復,可以將準備好的備件放在區域內,通過幾區人迅速換掉損壞的部分。

有人會想建造這樣的太空城市成本是不是太高,確實這是一個浩瀚的工程,但是成本是可以節約的。建造太空城市所需要的太陽能發電站等巨型建築時可以選用可重複的發射系統,國際空間站也是用一次性的太空梭來建造和維護。而城市所需的其他設備和艙室可以通過標準化和自動化量產,現在富士康都是使用機器人取代工人,極大的提高了生產力也降低了成本。

還有人可能會好氣住在這樣的太空城市生活條件怎麼樣,雖然太空城市看起來很特殊,其實和我們所居住的城市應該不會有很大差別,畢竟我們的城市也是一點點搭建起來的。太空城市除了類似醫院、學校這些基礎設施外,應該還會有內部網絡,娛樂設施以及運動休閒場所。最關鍵的是這個城市一直在太空旅行,你隨時都能欣賞沿中宇宙途美麗的風景,想想是不是非常激動?

相信用不了多久,人類就會建設出這樣一座太空城市準備啟程遠航,有誰會有幸成為第一批住進這個城市的人呢。

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