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宇宙殖民地

2015-2-17 10:35|查看:9120|評論:0|字體: 繁體

宇宙殖民地(Space colony、Space settlement、Space city、Space habitat;又稱“太空殖民地”、“宇宙殖民島”、“宇宙島”、“空間城”、“宇宙都市”、“太空城市”、“太空居民點”等)是十九世紀科學界提出的在宇宙空間中建立一個仿似地球,且適合人類居住的空間,成為太空移民的熱門方案。

現在的模式一般是在1969年美國普林斯頓大學教授Gerard K.O'Neil所提出方案定型,計劃因種種原因未具體實現,但在許多科幻作品如機動戰士高達、超時空要塞、星界的紋章、拉瑞·尼文的已知空間(如環形世界)系列、極樂世界 (電影)等中已被引用。

概要

構想中的宇宙殖民地

構想中的宇宙殖民地外型

構想中的宇宙殖民地

構想中的宇宙殖民地內部

構想中早期的宇宙殖民地被設置于地球與月球軌道之間,萬有引力互相平衡的區域,即法國天文學家拉格朗日所計算的拉格朗日點。在殖民地內部重現地球的自然環境,并借由自轉的離心力來模擬重力的作用。

自然環境

構想中的宇宙殖民地中可以模擬地球中的大氣,先進的類型有平原、高山、河川、河流、海洋等,造成自然的水循環,而且會種植植物,以吸收二氧化碳及提供氧氣,還會飼養各種的動物,造成食物鏈,為人類提供食物和水等必需品。所有的東西都能自我循環,使人們能在模擬地球環境下生活。

能源來源

宇宙殖民地主要的能源來自太陽能,由于太空環境中不受地球大氣影響,可直接吸收太陽能,因此利用太陽能已能提供足夠的能源。

如果在遠離太陽的軌道上,可以改用核能或反物質。

構想起源和目的

宇宙殖民地的構想起源自十九世紀科學界,在人類實現了宗教神話中種種不可思議的事物后,開始對圣經中的挪亞方舟神學寓言中天空之城,冀望在字面上實踐,也有希望作為逃避未來發生的世界性大災難和戰爭的場所,提出了人以活著的肉體逃離塵世的念頭。

但實際上只有極少數人有興趣實踐,因為世俗主義的盛行和對大自然的熱愛,而厭惡把人類為了靈性擠身于較小的人造場所過著紀律的生活,而希望在地球上解決問題,或至少在其他行星上開拓。

到冷戰時期,當時曾經被視為解決地球人口爆炸以及自然資源枯竭等問題的解法之一,但隨著冷戰結束,各國對航天開發的投資減少,以及先進國家出生率降低等變化,直到目前為止仍未具體實現。

各種設計方案

雖然太空居民點并未實現,但有很多方案其實已經很成熟,理論上當代可以建造,主要是財力和配套的前哨性設施并未完成,但另一些完全是科幻的產物。

當代科技的設計

在宇宙殖民地 (高達世界)中的多是這類,最大的是“島三型”即桶型的居民點,是名副其實的“宇宙大都會”,主要在U.C.出現。

其他還有較小的可稱為“太空鄉鎮”環型的“島二型”,如2001太空漫游的太空基地,也成了舊版微軟Windows的默認桌布的太空背景。更小有的球形“島一型”,可算是現代太空站的延長。

科幻故事的設計

宇宙都市船或宇宙方舟:本身兼具星艦機能,適合于長途航行的宇宙殖民地,首創于法國作家貝爾納(Bernal)的小說《人、魔鬼和世界》中太空船。近作有日本卡通Macross 7中的同名飛船,同國小說和星界的紋章的亞維皇都阿布利雷號,英國作家亞瑟·查理斯·克拉克的與拉瑪相會系列中的外星人飛船都市拉瑪。

人造行星:極大的宇宙殖民地,可以完全模擬地球環境,以這個為主題的有田中芳樹的《灼熱龍騎兵》的各個新行星。

宇宙要塞:有很堅固防衛的軍事性宇宙殖民地,一般以星際大戰的死星、田中芳樹的《銀河英雄傳說》中的伊謝爾倫要塞為代表。

戴森球和環形世界:這是比以上的其他方案更神奇的設計,美國科學家戴森構想一群包圍太陽的居民點,把吸收到的陽光都可以利用,人們以其命名為“戴森球”,后來同國的科幻小說環形世界中,外星人把其連合成一個環狀結構包圍其恒星,有比恒星體積還大人工的小宇宙規模的居住空間。還有個別科學家提出極先進的外星人,可以把星系核心的巨型黑洞包圍來建造“超級戴森球”,吸取其驚人的放射線為能源,可算是終極的太空居民點。

計劃優缺點

作為太空移民的方案,常和另一方案即把行星地球化比較,在短期內也有和開發海洋和極地等比較。

優點

作為太空移民的方案,一般認為太空殖民地有很多優點。

比把行星地球化容易,也沒有其倫理和政治問題。

可以有較多軌道和位置選擇,也可以隨建造者的需要而設計外觀和內部,如果采用核能或反物質做能源甚至可以不需要陽光,可以作為星艦(恒星際太空船)或建立在太陽系外圍軌道。

不受制于天然星體的大小和重力,即使很小也可以做成和地球相似的重力和氣壓。

相對于一般像地球的行星,本身對外的天然重力較低,可以很易離開也沒有大氣阻隔而很易進入。

因為是空心的意味可以用少數的小行星材料,就足夠建造超過現代地球表面積的居住區。

不需要像開發海洋和極地會破壞地球生態

缺點

宇宙殖民地計劃中也有不少的缺點:

效益不大,只勝于直接把其他行星地球化,但未必勝過開發地球海洋或極地。現實中解決居住地不足,只需要填海建立人工島就夠短期需要了。

科技水平要求高,現時沒有大推力運載火箭去運輸這設施的組件,而且即使每日運輸一件組件也最小要多年的時間和粍費成億上兆美元。所以需要先行在月球和小行星上建立前哨基地,又要在地球軌道上建立制造組件的太空工廠和轉運港,甚至需要天梯和發射環之類非火箭航天發射設施,這些建設本身也像太空城市一般是長期有人。意味要受嚴格訓練和資歷的宇航員為富裕的未來太空移民充當普通勞工,做危險和艱苦的工作,況且現太空站仍然未能適合長期工作。

而且就算一個宇宙殖民地可容納2000萬人口,對于世界人口每年以一億的速度成長的現狀,就要每年增加5個殖民地。其建設所需的礦物等資源只可能從月球以及近地小行星開采,建設與移民所需的經費等問題以目前的技術水平來觀察,也不足以支持宇宙殖民地成為有效率的人口問題解決方案,最多只能作為未來富裕人士興建的理想化新居,或作為太空探索科研和太空產業的基地。

主要傾向于推廣太空城市的概念,多是出于就習慣于較小空間的社會的科幻作家,如日本和英法等,且居民出入都需要經過氣閘引起交通管制上的不便。對于喜歡寬敞空間感的人,更易接受把行星地球化的方案,而興建有匹敵行星寬敞空間的人造行星(極大的太空居民點),所需要的技術和財力資源等,相信比把行星地球化還高。
小型的簡單居民點的空氣循環和防漏氣的能力都成疑問,可能需要經常分解小天體的礦石或冰來補充。也意味其很易因為被隕石或太空垃圾所撞毀,而一日人類的暴力行為未結束的話,便使人擔心任何可以到達太空的人輕易地毀滅簡易的居民點。

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