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NASA 研究太空城市,人类星际旅行能否实现?

星际旅行一直以来都是人类对未来的憧憬和永恒的话题,很多科幻电影也描述了人类实现星际旅行后的种种壮丽画面和离奇的故事。但如果真的想要实现星际旅行,还需要面临很多技术上的难题以及人力和物力。

在技术方面,有人提出虫洞、曲速飞行,这些目前只是初步理论,然而在工程上怎么实现还是毫无头绪。所以目前能实现的只有亚光速,而且很可能低于20%光速,要知道人类使用的化学染料的航空设备在真空中最快也只能达到4%光速。而且高速飞行在太空中与星际尘埃和小行星发生碰撞所产生的破坏力绝对不亚于核弹,速度越快面临的困难也就越大。

能源方面,大家可以查一下'代达罗斯计划',这是著名的实现聚变星际飞船概念,载质量54000吨、速度可达到12.2%光速的无人星际探测器。不过这只是核聚变引擎的概念,并不是真正的工程设计。

如果可控核聚变技术得不到解决,也可以用非可控核聚变——核脉冲推进。根据有关研究,核脉冲推进能达到3.3%光速,虽然比不上核聚变,也可以用与恒星际之间的旅行。

聚变引擎结构示意图

最后是寿命问题,因为星际旅行如果距离太过遥远的话很可能是单程,而且就算刚满20岁的年轻人,以核聚变探测器12%光速飞行,抵达目的地可能也七老八十了。例如我们已知的7颗类地行星,最近也需要40光年,达到目的地的时间可想而知。当然也有人提出了解决方案,比如冷冻舱,使人进入休眠状态,通过冷冻来延长寿命。这个科幻电影里很常见,现实中NASA也研究过,不过可能并不像电影中那么理想。研究是通过药物和物理手段诱导长期睡眠,一样有新陈代谢,而且需要静脉输液提供营养用导尿管排除废物。这样做只能降低食物、氧气等消耗,并不能延长人的寿命。而所谓的冷冻也冷冻刚刚死亡的人,希望未来通过医学技术能够复活,而不是冷冻活人。

7颗类地行星

现实中想实现载人星际旅行并不简单,很有可能是有去无回的单程票,还要经过漫长的等待和煎熬。不过还有一种比较现实合理的方式,就是建立能世代繁衍的太空城市,一代接一代的继续航行。NASA曾设想研究了这种太空城市的梦幻图景。

根据NASA的数据表上推算,这样一个"奥尼尔圆通"总质量超过9000万吨,内部有效面积5500万平米,可容纳85万人口。太空城市里面带有工业区和农业区,使用太阳能发电,自给自足,通过旋转模拟人工重力。城市内部的大气压是人工控制,大气压力仅为地球海平面的一半左右,部还有2米厚的屏蔽层用来阻隔辐射和撞击。受损了也容易修复,可以将准备好的备件放在区域内,通过几区人迅速换掉损坏的部分。

有人会想建造这样的太空城市成本是不是太高,确实这是一个浩瀚的工程,但是成本是可以节约的。建造太空城市所需要的太阳能发电站等巨型建筑时可以选用可重复的发射系统,国际空间站也是用一次性的航天飞机来建造和维护。而城市所需的其他设备和舱室可以通过标准化和自动化量产,现在富士康都是使用机器人取代工人,极大的提高了生产力也降低了成本。

还有人可能会好气住在这样的太空城市生活条件怎么样,虽然太空城市看起来很特殊,其实和我们所居住的城市应该不会有很大差别,毕竟我们的城市也是一点点搭建起来的。太空城市除了类似医院、学校这些基础设施外,应该还会有内部网络,娱乐设施以及运动休闲场所。最关键的是这个城市一直在太空旅行,你随时都能欣赏沿中宇宙途美丽的风景,想想是不是非常激动?

相信用不了多久,人类就会建设出这样一座太空城市准备启程远航,有谁会有幸成为第一批住进这个城市的人呢。

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