你知道哪些太空殖民地?壯觀的「奧尼爾圓筒」和「斯坦福圓環」

科學新視界science 發佈 2022-04-28T11:28:26.933709+00:00

藍色的地球是人類文明的搖籃,是我們所有人類的母親。但是作為孩子,我們終要離開搖籃,離開母親的懷抱,獨自去面對這個無垠的星空。現在的我們還只能建造小型的空間站,滿足幾個人的地外生活。但隨著科技的進步,假如有一天人類文明可以批量離開地球,為了方便,我們肯定會在太空中建立太空殖民地。

藍色的地球是人類文明的搖籃,是我們所有人類的母親。但是作為孩子,我們終要離開搖籃,離開母親的懷抱,獨自去面對這個無垠的星空。

現在的我們還只能建造小型的空間站,滿足幾個人的地外生活。但隨著科技的進步,假如有一天人類文明可以批量離開地球,為了方便,我們肯定會在太空中建立太空殖民地。

那麼在建造太空殖民地的時候,我們會選擇什麼造型呢,這些造型都有什麼優缺點呢?基於此,科學家們主要提出了三種造型,分別是環形世界、奧尼爾圓筒,斯坦福圓環。今天,我們就基於這三種太空殖民地,暢想一下人類進行太空探索的可能。

環形世界

環形世界是這三種太空殖民中體型最大的,我們想要建造的這種環形世界是一個圍繞著太陽運動的結構。設想中,這個圓環的半徑大約為1.5億公里,擁有完全獨立的生態系統和大氣環流,體積更是將達到地球的300萬倍,理論上可以居住上萬億的人。

為了模擬出類似重力的效果,圓環世界必須以每小時200萬公里的速度高速旋轉, 不僅如此,環形世界的外殼也要特殊製造,使其足以抵擋來自太空中的各種宇宙射線。

當然,這個環形世界完全屬於理論的產物,哪怕是我們人類真的有這個技術,我們也不會建立,因為得不償失。

如此巨大的體積,就算將地球拆了,將太陽系內除太陽以外的所有可見物質全部用光,也造不出來。這種建築簡直和戴森球一樣蠢,如果真的要建立,為了保住地球,人類需要消耗掉柯伊伯帶內的所有物質,同時還需要從別的恆星系內運輸物質,大量的工業機器人和工人連續工作幾百年也做不到。

就算我們不考慮以上的問題,把這個玩意建造出來了,這個圓形也非常危險,因為結構過大,物質的分子鍵也會不穩定,整個圓環非常容易崩潰。一次小行星撞擊或者是一次較大的太陽風暴就足以摧毀它。所以環形世界完全不可接受,一點也不現實。

奧尼爾圓筒

當我們退而求其次,在地球的附近的軌道上建立一個奧尼爾圓筒結構會怎樣呢?毋庸置疑,相對於圓形世界來說,這肯定是一個更優的選擇。那麼我們該如何建立一個奧尼爾圓筒呢?其實早在1974年的時候,就有科學家提出了這個設想。理論認為,奧尼爾圓通是一個漂浮在太空中的圓柱體, 其尺寸完全可以作為人類在太空的大本營,甚至足以支持大規模的地球移民。

奧尼爾圓筒的原理和工程難度相對而言更加簡單,它本質上就是一個巨大的旋轉空間站,其直徑約為6.5公里,長度約為26公里。建造這個圓筒世界所用到的材料不像圓形世界那麼誇張,月球或者太陽系內的一些小行星就完全足夠了。

為了方便運輸,奧尼爾圓筒不會在地球上建造,而是直接在太空中進行。建好後,為了避免被地球或者月球的引力拉扯,科學家會將其放置在月球軌道的第5拉格朗日點上。建造完成後,為了讓人類在裡面正常生存,科學家們還需要在裡面建造一個微型的生物圈才可以。因此空氣,重力,和水都必不可少。

那如何解決這些問題呢?模擬重力可以通過旋轉的方式解決,只要保證圓筒兩分鐘轉一圈,其產生的離心力就相當於重力了。

為了使奧尼爾圓筒更加穩定,科學家們需要將兩個奧尼爾圓筒連接在一起,並保證它們的轉向相反。同時,還可以通過金屬鏡子控制陽光的進入,太陽能將成為圓筒的能量來源。再加上從彗星上取水,從地球上帶植物種子,整個圓筒基本上就搞定了。

與圓形世界不同,奧尼爾圓筒在理論上和實際上是均可行的。不過這要等到人類成為恆星文明,能夠利用太陽系內的所有物質之後才可以實現,但是這可能還需要幾百年。

斯坦福圓環

幾百年太久了,要知道人類工業革命才距今才兩百多年。因此我們在此之前可以建造一種更加小型的太空殖民地,這就是斯坦福圓環。

斯坦福圓環本質上就是彎曲的中空管道, 其體積只有奧尼爾圓筒的1/60。當我們可以在月球上建立礦場的時候,就是建立斯坦福圓環的最佳時刻。含有氧氣的月球岩石可以供人類呼吸使用, 並且大量的二氧化矽還是製造太陽能電池的原材料,之前玉兔二號就在月表發現了玻璃球。

為了方便原材料的運輸,我們可以在月球的軌道附近建造斯坦福圓環。這個圓環從遠處看就像一個自行車輪胎,人們可以在輻條間來往運動,在輪胎區生活。值得注意的是,建造只是第一步,環境改造才是更重要的。

首先,斯坦福圓環需要一分鐘轉一圈來模擬地球的重力。同時,還需要在圓環上方合適的地方放置大量的鏡子用來反射太陽的光線,同時鏡子要有隔絕部分宇宙射線的功能。由於斯坦福圓環並不大,因此它的主要目的並不是移民或者居住,它更大的作用是作為科學研究的前沿站點。

斯坦福圓環最多可以生存10000人左右,因此在這裡生活的基本都是從事深空探索和環境研究的科學家。我們將立足於斯坦福圓環,建造更多的太空殖民地,甚至是更多的星球殖民地,這樣才可以滿足我們對宇宙深空的探索。

當然,以上幾種構造並不一定是最終選擇,隨著技術的疊代,一切都會更新變化。當然,無論如何,請保持期待與好奇!

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