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人居太空难题几多? 移民太空梦醒时刻将临 图
华夏经纬网   2007-05-09 15:48:51   
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图为太空岛一号

图为太空岛三号

  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。

  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。

来源:北京日报

转自中新网

 

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