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宇宙殖民地

2015-2-17 10:35|查看:3854|评论:0|字体: 繁体

宇宙殖民地(Space colony、Space settlement、Space city、Space habitat;又称“太空殖民地”、“宇宙殖民岛”、“宇宙岛”、“空间城”、“宇宙都市”、“太空城市”、“太空居民点”等)是十九世纪科学界提出的在宇宙空间中建立一个仿似地球,且适合人类居住的空间,成为太空移民的热门方案。

现在的模式一般是在1969年美国普林斯顿大学教授Gerard K.O'Neil所提出方案定型,计划因种种原因未具体实现,但在许多科幻作品如机动战士高達、超时空要塞、星界的纹章、拉瑞·尼文的已知空间(如环形世界)系列、极乐世界 (电影)等中已被引用。

概要

构想中的宇宙殖民地

构想中的宇宙殖民地外型

构想中的宇宙殖民地

构想中的宇宙殖民地内部

构想中早期的宇宙殖民地被设置于地球与月球轨道之间,万有引力互相平衡的区域,即法国天文学家拉格朗日所计算的拉格朗日点。在殖民地内部重现地球的自然环境,并借由自转的离心力来模拟重力的作用。

自然环境

构想中的宇宙殖民地中可以模拟地球中的大气,先进的类型有平原、高山、河川、河流、海洋等,造成自然的水循环,而且会种植植物,以吸收二氧化碳及提供氧气,还会饲养各种的动物,造成食物链,为人类提供食物和水等必需品。所有的东西都能自我循环,使人们能在模拟地球环境下生活。

能源来源

宇宙殖民地主要的能源来自太阳能,由于太空环境中不受地球大气影响,可直接吸收太阳能,因此利用太阳能已能提供足够的能源。

如果在远离太阳的轨道上,可以改用核能或反物质。

构想起源和目的

宇宙殖民地的构想起源自十九世纪科学界,在人类实现了宗教神话中种种不可思议的事物后,开始对圣经中的挪亚方舟神学寓言中天空之城,冀望在字面上实践,也有希望作为逃避未来发生的世界性大灾难和战争的场所,提出了人以活着的肉体逃离尘世的念头。

但实际上只有极少数人有兴趣实践,因为世俗主义的盛行和对大自然的热爱,而厌恶把人类为了灵性挤身于较小的人造场所过著纪律的生活,而希望在地球上解决问题,或至少在其他行星上开拓。

到冷战时期,当时曾经被视为解决地球人口爆炸以及自然资源枯竭等问题的解法之一,但随着冷战结束,各国对航天开发的投资减少,以及先进国家出生率降低等变化,直到目前为止仍未具体实现。

各种设计方案

虽然太空居民点并未实现,但有很多方案其实已经很成熟,理论上当代可以建造,主要是财力和配套的前哨性设施并未完成,但另一些完全是科幻的产物。

当代科技的设计

在宇宙殖民地 (高達世界)中的多是这类,最大的是“岛三型”即桶型的居民点,是名副其实的“宇宙大都会”,主要在U.C.出现。

其他还有较小的可称为“太空乡镇”环型的“岛二型”,如2001太空漫游的太空基地,也成了旧版微软Windows的默认桌布的太空背景。更小有的球形“岛一型”,可算是现代太空站的延长。

科幻故事的设计

宇宙都市船或宇宙方舟:本身兼具星舰机能,适合于长途航行的宇宙殖民地,首创于法国作家贝尔纳(Bernal)的小说《人、魔鬼和世界》中太空船。近作有日本卡通Macross 7中的同名飞船,同国小说和星界的纹章的亚维皇都阿布利雷号,英国作家亚瑟·查理斯·克拉克的与拉玛相会系列中的外星人飞船都市拉玛。

人造行星:极大的宇宙殖民地,可以完全模拟地球环境,以这个为主题的有田中芳树的《灼热龙骑兵》的各个新行星。

宇宙要塞:有很坚固防卫的军事性宇宙殖民地,一般以星际大战的死星、田中芳树的《银河英雄传说》中的伊谢尔伦要塞为代表。

戴森球和环形世界:这是比以上的其他方案更神奇的设计,美国科学家戴森构想一群包围太阳的居民点,把吸收到的阳光都可以利用,人们以其命名为“戴森球”,后来同国的科幻小说环形世界中,外星人把其连合成一个环状结构包围其恒星,有比恒星体积还大人工的小宇宙规模的居住空间。还有个别科学家提出极先进的外星人,可以把星系核心的巨型黑洞包围来建造“超级戴森球”,吸取其惊人的放射线为能源,可算是终极的太空居民点。

计划优缺点

作为太空移民的方案,常和另一方案即把行星地球化比较,在短期内也有和开发海洋和极地等比较。

优点

作为太空移民的方案,一般认为太空殖民地有很多优点。

比把行星地球化容易,也没有其伦理和政治问题。

可以有较多轨道和位置选择,也可以随建造者的需要而设计外观和内部,如果采用核能或反物质做能源甚至可以不需要阳光,可以作为星舰(恒星际太空船)或建立在太阳系外围轨道。

不受制于天然星体的大小和重力,即使很小也可以做成和地球相似的重力和气压。

相对于一般像地球的行星,本身对外的天然重力较低,可以很易离开也没有大气阻隔而很易进入。

因为是空心的意味可以用少数的小行星材料,就足够建造超过现代地球表面积的居住区。

不需要像开发海洋和极地会破坏地球生态

缺点

宇宙殖民地计划中也有不少的缺点:

效益不大,只胜于直接把其他行星地球化,但未必胜过开发地球海洋或极地。现实中解决居住地不足,只需要填海建立人工岛就够短期需要了。

科技水平要求高,现时没有大推力运载火箭去运输这设施的组件,而且即使每日运输一件组件也最小要多年的时间和粍费成亿上兆美元。所以需要先行在月球和小行星上建立前哨基地,又要在地球轨道上建立制造组件的太空工厂和转运港,甚至需要天梯和发射环之类非火箭航天发射设施,这些建设本身也像太空城市一般是长期有人。意味要受严格训练和资历的宇航员为富裕的未来太空移民充当普通劳工,做危险和艰苦的工作,况且现太空站仍然未能适合长期工作。

而且就算一个宇宙殖民地可容纳2000万人口,对于世界人口每年以一亿的速度成长的现状,就要每年增加5个殖民地。其建设所需的矿物等资源只可能从月球以及近地小行星开采,建设与移民所需的经费等问题以目前的技术水平来观察,也不足以支持宇宙殖民地成为有效率的人口问题解决方案,最多只能作为未来富裕人士兴建的理想化新居,或作为太空探索科研和太空产业的基地。

主要倾向于推广太空城市的概念,多是出于就习惯于较小空间的社会的科幻作家,如日本和英法等,且居民出入都需要经过气闸引起交通管制上的不便。对于喜欢宽敞空间感的人,更易接受把行星地球化的方案,而兴建有匹敌行星宽敞空间的人造行星(极大的太空居民点),所需要的技术和财力资源等,相信比把行星地球化还高。
小型的简单居民点的空气循环和防漏气的能力都成疑问,可能需要经常分解小天体的矿石或冰来补充。也意味其很易因为被陨石或太空垃圾所撞毁,而一日人类的暴力行为未结束的话,便使人担心任何可以到达太空的人轻易地毁灭简易的居民点。

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