人居太空难题几多 移民太空梦醒时刻将临

沉落湖心

　　欧洲科学小组近日宣布，他们发现了一个新的可能适合人类居住的星球。也许，移民太空的梦醒时刻来临了。

　　移民太空源于一道物理题

　　太空城设计圆柱形直径8公里

　　上世纪70年代阿波罗号登月工程完成后，美国实验物理学家杰勒德·奥尼尔和学生设计了一道题，对建造太空栖息地的可行性进行计算分析。他们设计的这种大型太空城市呈圆柱形，直径8公里，长34公里，甚至可以用类似钢铁和玻璃这样的普通材料建成，还可以解决躲避宇宙射线辐射、和太阳保持一个自然角度、能量供给、无害虫耕种和轨道位置控制等难题。奥尼尔的文章发表在1974年的《当代物理学》杂志上。

　　美国宇航局对这个想法非常感兴趣，资助奥尼尔领导的几个实验室进行深入研究，他们设想的太空城市最多可居住1千万人。虽然这些设计方案尽量使太空城市能够“自给自足”，但是仍需要从地球或月球定期进行物质补给，特别是原材料和易挥发的液体。

　　地球上的许多物质太空也有

　　太空城可24小时利用太阳能

　　修建太空城市最重要的因素是:安全、经济、能量和原材料。

　　地球上发现的物质多数在太空中也可以找到，而且太空也存在大量的能源。初始投资可能较大，但潜在的赢利空间却是无限的。据太空专家估计，在大型经济型太空城市中，每平方米土地投资大约7.5美元，而收入可能会是在地球上的3或4倍(尚待证明)。而且太空城市还可以脱离行星引力，让运输这些建筑材料的成本变得相对便宜。

　　躲开行星的阴影，太空城市1天24小时可以利用太阳能。除了太阳能之外太空城市还可以利用核能。

　　可以承载巨大的人口压力

　　比较方便和地球开展贸易

　　太空城市和地球社区相比，有一系列的潜在优势:

　　1.通过改变太空城市的运转速度，可以调整人在上面受到的重力。

　　2资源开发潜力大，包括太阳系中的星状物质。

　　3可持续不断的获得太阳能。

　　4巨大的人口承载能力。利用太阳系中自由浮动的天体资源，现在估计太空可以容纳3万亿人口。

　　5能够比较方便地和地球开展贸易。这是因为太空城市的重力不大，可以很好地往地球进出口物资。

　　人居太空难题几多

　　为了维持正常、健康并且适合人类居住的生活环境，太空栖息地还要解决诸多难题。

　　维持氧气、二氧化碳和氮气平衡

　　从地球进口生产所需有机原材料

　　太空居住地需要被一层薄气压墙包围起来，以维持正常的氧气、二氧化碳和氮气平衡。氧气可以从月岩中获取，氮气虽然要从地球上运输过去，但是几乎可以100%循环利用。此外，在一些彗星和外空行星上也可能找到氨水，用氨水分离氮气就方便多了。

　　另外，还必须准备食物生产所必须的有机原材料。这些有机原料都得从地球、小行星或月球进口，然后进行循环利用。一种循环利用方法是在电弧下燃烧低温蒸馏物、植物、废物和污物，然后再进行蒸馏分离。蒸馏得到的二氧化碳和水可以直接用于农业生产，各种硝酸盐可以溶解到水中并分解成纯的矿物质。大多数的硝酸盐、钾盐和钠盐作为肥料可以有效地加以循环利用。目前，这些方法只有美国宇航局的实验室采用过。

　　要防止太空特有的疾病

　　模拟地心引力制造人体重力

　　长期的太空飞行会削弱骨骼和肌肉，打乱钙代谢和正常的免疫系统，大多数人会出现连续不断鼻塞或流鼻涕，一些人会患上不能治愈的运动病。鉴于此，太空居住地要设计成可以旋转的，以模拟出地心引力。在这种环境下，将人体快速进行旋转，会引起一种“倾斜”，内耳中的感应器可以感受到不同的旋转比率。离心分离机的研究表明，当旋转半径小于100米，转速高于3转/分的情况下，人们会患运动疾病。在旋转半径大于500米，转速低于1转/分的情况下，几乎所有的人都能够舒适地生活。所以，太空城市必须可以调整旋转的方向和角度，制造人体重力。

　　宇宙射线超人体安全下限

　　太阳耀斑对一半人都是致命的

　　太空辐射有两大问题。其一是宇宙射线，其二是太阳耀斑，超过4西弗特的辐射量，远超过人体安全下限，对一半人是致命的。因此，太空居所外层钢板一般要超过2米的厚度，其构造和空气可以屏蔽许多辐射。有的太空居住地设计了防辐射遮光栅，阳光只能通过镜子间接射入太空居所。

　　太空城市是一个真空，就像一个巨大的热水瓶，既需要处理好来自太阳的热量，也要处理居住地内部所产生的热量。此外，太空栖息地需要有足够的保护层，防止太空碎石、陨石以及尘埃等意外袭击。

　　运输轨道定位仍在讨论

　　需控制设施的对日角度

　　最理想的太空居住地运输轨道仍在讨论当中，即如何以最低的成本，将修建太空基地所需要的材料运往太空。多数太空城市的轨道设计，是打算利用电磁缆绳推进器或者质量驱动器，充当火箭的发动机。关于太空居住地上相关设施的姿态控制也是个难题，居住地上的一些设备要瞄准太阳。

沉落湖心

太空城市6大设计方案

　　美国宇航局近日提出太空城市6大设计方案:

　　1.伯纳尔球体——“太空岛1号”:一个球形太空居住地，可容纳大约2万人。

　　2.斯坦福花床——一个相对较小的居住地，可以成为“太空岛1号”的替代品。

　　3.奥尼尔圆桶——“太空岛3号”:规模较大的设计，可以躲避宇宙辐射。

　　4.“刘易斯1号”——经济实用的太空基地，能够调节对日角度。

　　5.“大刀”——一艘宇宙飞船，使用一条缆绳与一个平衡物或者另一个太空城市相连。

　　6.珠状栖息地——这是种冒险性设计。小型居住地将被大量制造，并达到允许居住地相互连接的标准。