讓“馬特·達(dá)蒙”留在太空

林凌辰

在《火星救援》里，盡管馬克·沃特尼堅(jiān)持了一年多，但他的內(nèi)心是不想留在火星上，成為太空魯濱遜的，要不然也不會(huì)有之后的救援行動(dòng)。但今天我們要討論的卻是如何讓人類(lèi)留在火星，甚至走向太空深處。

在出演了《零點(diǎn)定理》、《極樂(lè)空間》等科幻電影之后，或許馬特·達(dá)蒙自己也沒(méi)想到，他竟然成了火星英雄?？峙略谖磥?lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間，這個(gè)名字都將是探險(xiǎn)太空的人類(lèi)的代名詞。

事實(shí)上，《火星救援》的幻想并非是沒(méi)有意義的。人究竟能在火星，或是外太空生存多久？究竟需要怎樣的條件才能保證生存？

科學(xué)家一直在為人類(lèi)搜尋第二家園，未來(lái)的地球很有可能就被某些原因（例如戰(zhàn)爭(zhēng)、小行星撞擊、氣候變化等等）摧毀，難道璀璨的人類(lèi)文明就此消失？除非，在此之前，我們有望在太空中建立起了人類(lèi)殖民地。

歷史表明，地球曾經(jīng)歷過(guò)多次滅絕事件，我們絕對(duì)有必要在太空中為未來(lái)人類(lèi)建立一個(gè)獨(dú)立的生物圈，這也正是科學(xué)家的目標(biāo)——開(kāi)拓地球之外的資源為人類(lèi)謀福利。

最快的航班

想要去太空，首先得解決交通問(wèn)題。不過(guò)，傳統(tǒng)的火箭適合我們普通人嗎？

目前，一些私人公司正在開(kāi)發(fā)一種可以反復(fù)使用的宇宙飛船，這大大降低了發(fā)射成本。

埃隆·馬斯克（Elon Musk）創(chuàng)立的私營(yíng)航天公司Space X，就已于去年年底成功發(fā)射、回收了火箭，并計(jì)劃最早于2017年發(fā)射一艘可以重復(fù)使用的太空飛船。有了這樣的太空飛船，商業(yè)太空飛行的夢(mèng)想就不再遙遠(yuǎn)了。而英國(guó)維珍銀河公司（Virgin Galactic）和美國(guó)XCOR航天公司，也已開(kāi)始接受亞軌道飛行的預(yù)訂。

XCOR公司的太空航班飛行時(shí)間只有約半小時(shí)。乘客在起飛后5分鐘內(nèi)進(jìn)入零重力太空環(huán)境中，隨即在軌道上漂浮大約5分鐘左右，然后向下降落返回地球，乘客可在30秒時(shí)間內(nèi)體驗(yàn)過(guò)山車(chē)般的驚險(xiǎn)感覺(jué)。在未來(lái)幾十年時(shí)間里，太空飛行可能成為地球上最快捷的旅行方式，從紐約到東京也許只要90分鐘。

太空中也會(huì)出“車(chē)禍”

隨著火箭發(fā)射成本的下降，相信更多人有機(jī)會(huì)到太空一游。一些高校和科研組織已經(jīng)能夠向太空發(fā)射一種只有烤箱大小的，名為CubeSat的微型衛(wèi)星。一個(gè)CubeSat的發(fā)射成本只要10萬(wàn)美元，這與動(dòng)輒數(shù)千萬(wàn)美元的衛(wèi)星發(fā)射成本相比，顯然更具競(jìng)爭(zhēng)力。

當(dāng)然，隨著越來(lái)越多的機(jī)構(gòu)和組織有能力向太空發(fā)射衛(wèi)星，衛(wèi)星的數(shù)量也會(huì)急劇增加，它們之間發(fā)生碰撞的幾率也會(huì)大大提高。

在1967年最早的人造衛(wèi)星Sputnik發(fā)射后的10年里，地球軌道上的人工發(fā)射物大約增加了2500個(gè)，這包括衛(wèi)星、火箭和其他人造物碎片，如今則超過(guò)了20000個(gè)。在太空中，衛(wèi)星若是被一塊只有2平方厘米大小的碎片撞擊，其效果就像在地球被上一輛超速行駛的吉普車(chē)撞上一樣。

我們不難預(yù)測(cè)，未來(lái)太空中的“道路”也將變得異常擁擠和繁忙。

目前，美國(guó)軍方正在開(kāi)發(fā)一種“太空護(hù)欄”技術(shù)——類(lèi)似于雷達(dá)的跟蹤防撞系統(tǒng)，該系統(tǒng)預(yù)計(jì)將于2018年投入使用，屆時(shí)能對(duì)可能發(fā)生的碰撞事件提前發(fā)出預(yù)警。

在月球上建立永久基地

雖然自1972年以后，再也沒(méi)有人類(lèi)踏上月球，但中國(guó)的“玉兔號(hào)”卻在2013年成功著陸月球，中國(guó)還計(jì)劃建立一個(gè)永久性的月球基地。

其實(shí)從許多方面來(lái)看，月球都是一個(gè)適合人類(lèi)實(shí)現(xiàn)“太空殖民”的天體，它還可以成為人類(lèi)探索太陽(yáng)系和宇宙深空的一個(gè)最佳跳板——月球上的重力只有地球的1/7，在月亮上發(fā)射宇宙飛船需要的能量要少得多。

美國(guó)亞利桑那大學(xué)天文學(xué)教授、《走出地球：我們?cè)谔罩械奈磥?lái)》一書(shū)的作者克利斯·伊姆佩（Chris Yimupei）認(rèn)為，將來(lái)有一天我們一定會(huì)在月球上建起一架“太空天梯”。這個(gè)想法聽(tīng)起來(lái)很像羅爾德·達(dá)爾（Roald Dahl，《查理和巧克力工廠(chǎng)》的原著者）在其著作中描繪的情景：一座由超級(jí)材料制成的巨大錐形電纜長(zhǎng)達(dá)5.6萬(wàn)千米，一直伸入到太空深處，太陽(yáng)能天梯車(chē)沿電纜而上，將飛船送入月球軌道。伊姆佩說(shuō)：“眾多嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ處熞呀?jīng)研究了半個(gè)多世紀(jì)，我們現(xiàn)在幾乎就已經(jīng)有能力實(shí)現(xiàn)?！?/p>

殖民火星

許多科學(xué)家認(rèn)為，火星有許多大型地下冰川，因此火星很可能會(huì)成為我們?cè)诹硪粋€(gè)星球上建立永久殖民地的最佳選擇。但是人類(lèi)在火星上生活仍然面臨著許多障礙：火星上沒(méi)有空氣，還伴有強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射，頻繁的沙塵暴將令農(nóng)業(yè)生產(chǎn)十分困難，從火星上以超過(guò)光速的無(wú)線(xiàn)電波發(fā)送消息到地球，也需要耗時(shí)20分鐘以上。

盡管如此，科學(xué)家、建筑師和工程師仍然在想盡辦法克服這些障礙。

烏克蘭的ZA建筑公司已有了以火星土壤為材料的建筑方案，他們還計(jì)劃派遣機(jī)器人到火星上從事建筑工作。還有一些研究人員建議，移居火星的人類(lèi)可以居住在火山活動(dòng)形成的地下熔巖洞穴和隧道里，這些洞穴和隧道保持著相對(duì)穩(wěn)定的溫度濕度，不但可以成為地球移民的天然住所，還可以為人類(lèi)提供更多的保護(hù)，免受火星上強(qiáng)烈太陽(yáng)輻射和沙塵暴的傷害。美國(guó)宇航局還在測(cè)試一種可以安置在火星表面的充氣型人類(lèi)棲息地。

而據(jù)科學(xué)家猜想，如果有一批人類(lèi)在火星上生活幾個(gè)世紀(jì)，且期間與地球很少或根本沒(méi)有聯(lián)系，那么他們很可能會(huì)最終演化成為一個(gè)與地球人類(lèi)不同的物種。因?yàn)榛鹦且σ仍诘厍蛏闲〉枚?，所以生活在火星上的人?lèi)的骨頭將會(huì)變細(xì)，而他們的心血管系統(tǒng)也將會(huì)變得更弱。而且，由于在火星上的人類(lèi)不得不長(zhǎng)期呆在室內(nèi)，外出時(shí)也要將身體保護(hù)在宇航服里，因此體毛也會(huì)變少，身體不再需要這些自然保護(hù)機(jī)制。如果火星移民在飲食方面得不到滿(mǎn)足，不得不改變?cè)镜娘嬍衬Ｊ?，那么他們的牙齒也會(huì)變小。

當(dāng)然，這一切都是基于人類(lèi)能夠在火星上繁殖和生存而提出的未經(jīng)證實(shí)的命題。

打造太空港

在月球軌道內(nèi)，或接近月球軌道的地方，有5個(gè)被稱(chēng)為拉格朗日點(diǎn)的位置。在這些位置上的物體，既不會(huì)受到月球引力影響，也不會(huì)被地球引力吸引，能夠保持相對(duì)穩(wěn)定。

科學(xué)家認(rèn)為，人類(lèi)應(yīng)當(dāng)考慮在這幾個(gè)位置上建立“船舶港口”，當(dāng)作人類(lèi)深入探索宇宙空間的“鹿特丹”。當(dāng)然，“港口”的物資補(bǔ)給和燃料補(bǔ)充是個(gè)問(wèn)題，如果從地球出發(fā)運(yùn)送，成本將極其高昂。但我們可以在機(jī)器人的協(xié)助下，就地取材，從附近太空的某個(gè)天體上，“拉”出一塊大石頭，拖到穩(wěn)定的拉格朗日點(diǎn)位置所在的區(qū)域，開(kāi)采其中的水和氧氣。

人們甚至已經(jīng)有了“某個(gè)天體”的選項(xiàng)。谷神星是小行星帶中最大的天體，上面可能儲(chǔ)存有大量的水，可成為潛在的加油基地。另外，木星和它的衛(wèi)星也是不錯(cuò)的選擇，木星上也有水，而且受太陽(yáng)輻射的影響也較小，當(dāng)然這個(gè)設(shè)想較難實(shí)現(xiàn)。

向宇宙深空進(jìn)軍

宇宙包含著“無(wú)限數(shù)量”的恒星，僅是我們所在的銀河系里就有數(shù)千億顆恒星，行星的數(shù)量更是數(shù)不勝數(shù)。美國(guó)麻省理工學(xué)院的行星科學(xué)家、物理學(xué)教授薩拉·西格爾（Sarah Siegel）說(shuō)：“雖然目前我們還不能確定哪些行星可能適宜居住，或者哪些行星上已經(jīng)有生命存在。但到2018年，當(dāng)耗資90億美元的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope，JWST）成功發(fā)射之后，我們眼中的銀河系將會(huì)變得更加清晰?！睋?jù)悉，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將安放在距離地球150萬(wàn)千米的地方（第二拉格朗日點(diǎn)），以便搜尋其他行星大氣層中，可能由其他生命形式產(chǎn)生的不同尋常的氣體成分。

從目前來(lái)看，發(fā)送探測(cè)器可能是我們確定外星物種是否存在的唯一方法，當(dāng)然，即使我們的飛船能以光速在太空飛行，那么到達(dá)距離我們最近的一顆恒星也需要4.3年。如果我們以這一速度飛向月球，則只需1.3秒（事實(shí)上，目前最快的人造飛行器的速度只有光速的1/18750）。

物理學(xué)家理論推測(cè)認(rèn)為，人類(lèi)總有一天可以通過(guò)扭曲時(shí)空的方式，以更快的速度抵達(dá)遙遠(yuǎn)的恒星。雖然這一理論未經(jīng)證實(shí)，但許多科學(xué)家對(duì)人類(lèi)飛出太陽(yáng)系，實(shí)施載人航天任務(wù)的可能性表示樂(lè)觀(guān)，有科學(xué)家說(shuō)：“我毫不懷疑這個(gè)時(shí)刻一定會(huì)到來(lái)，可惜的是，在我的有生之年可能看不到了。”看來(lái)，想讓“馬特·達(dá)蒙”留在火星，或是讓他往宇宙更深處探索，仍然不太現(xiàn)實(shí)，目前這一切恐怕還只有在科幻電影里才能實(shí)現(xiàn)了。

公元前130年：希臘天文學(xué)家、“天文學(xué)之父”希帕克斯（Hipparchus）繪制出第一幅準(zhǔn)確的天空星圖。

1869年：愛(ài)德華·埃弗雷特·希爾（Edward Everett Hale）的小說(shuō)《磚月亮》以連載形式在雜志上發(fā)表，這部小說(shuō)最早描述了人類(lèi)想象中的太空殖民地。

1918年：火箭科學(xué)家羅伯特·戈達(dá)德（Robert Hutchings Goddard）提出了太空殖民計(jì)劃，但并沒(méi)有公開(kāi)，直到50年后才正式發(fā)表。

1947年：果蠅成為離開(kāi)地球大氣層的第一個(gè)地球生物。

1969年：美國(guó)宇航員尼爾·阿姆斯特朗（Neil Alden Armstrong）和巴茲·奧爾德林（Buzz Aldrin）登上月球。

1998年：人類(lèi)開(kāi)始建立國(guó)際空間站（International Space Station）。

2013年：“嫦娥三號(hào)”成功登陸月球。

2051年：或許人類(lèi)將建立起第一個(gè)火星殖民地。