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太空居民:人类将如何在无垠宇宙中定居 译者的话
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2020年,注定会成为人类历史上极不平凡的一年。一场突如其来的新冠肺炎疫情,让熙熙攘攘的尘世似乎瞬间凝固。隔离、管控、居家办公、网课……一系列史无前例的方式让人们感受到了疫情的严峻。
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然而,就在这一年的7月下旬,阿联酋“希望号”、中国“天问一号”、美国“毅力号”火星探测器,却毅然而然地冲破地球的束缚,带着人类的希望,一个接一个地踏上了探索火星的征程。
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2020年3月,哈佛大学出版社出版了克里斯托弗·万杰克所著的《太空居民》一书,该书被《每日电讯报》评为2020年最佳图书。西北工业大学袁建平副校长向永鼎智库推荐了这本书,永鼎智库总经理宣颖又找到了我。因为手头有别的工作,本想推掉,可是翻了几页,便被这本书吸引住了。幽默诙谐的语言、形象的比喻、浅显易懂的描述,是这本书给我的第一印象。
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克里斯托弗·万杰克是美国著名的科普作家、科学记者,1998~2006年曾在戈达德太空飞行中心担任资深作家,报道宇宙的结构和演化。或许是拥有生命科学或医学教育背景,使他在关注航天技术、空间科学的同时,尤其将人的生理和心理适应能力放在重要位置,从而使《太空居民》一书拥有了不一样的视角。的确,终究是要把人类送入太空,一切技术都要为这一目的服务。换作机器人,情形肯定大不相同。
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紧赶慢赶,本想在“祝融号”火星车登陆之前出版此书,以此向“祝融号”登陆火星致敬,无奈拖至今日。或许是疫情的缘故,让一切计划难以如常进行。
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本书的出版,要感谢的人很多。首先感谢沈荣骏院士为书作序,为读者更好地理解书的内容做了很好的铺垫;感谢西北工业大学袁建平副校长,是他的敏锐让我与此书结缘;感谢一直致力于促进航天事业发展的永鼎智库,是他们对航天科普事业的投入和支持让此书得以尽快出版;感谢出版社编辑老师为本书付出的辛勤劳动。最后,特别要感谢的是王加为和郑子轩两位老师,是他们的审校把关,让译文的文学性、科学性得到了极大提升。
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特殊时期,困于陋室,却能借翻译此书畅游太空,深感幸运。唯愿世界安好!人们能尽快摆脱疫情的困扰,生活回归正常轨道!
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李平
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2021年8月于北京
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太空居民:人类将如何在无垠宇宙中定居 引言 发射之前
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如果你的团队里有一位优秀的科幻设计师,那么在远离地球安全范围的另一个行星或其卫星上生活,看起来会是件轻而易举的事。降落伞打开,发动机完美点火,让你的飞船甜蜜亲吻松软的外星土壤,并轻松摆脱巨石、悬崖和峡谷的威胁——这一切真是太惬意了。然后一部地面穿梭机,以不亚于日本新干线列车的速度,将你带到距航天港几公里的新基地。在那里,现场一片繁忙,能干的工人们忙着挖掘、探测、定位、建造、运输,所有人都像吹着口哨的小矮人一样快乐。你来到几幢巨大的、金光闪闪的穹顶建筑深处,里面是名副其实的伊甸园,那里的蔬菜郁郁葱葱、远离疫病。之后,你轻轻跨过门槛,进入加压栖息地,几乎很难想象你曾在极其危险的微重力环境下,穿越无处不在的宇宙射线,历经长达数月的危险旅途才来到这里。当终于到达时尚的生活区时,你会靠在床上想,啊,要是回家的时候也能这么顺利就太好了。
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有关太空定居点的计划,不管是纸面上的还是科幻片里的,大多看起来如此美好。但问题在于细节。如果把火星当作目的地,就要知道火星像地球的南极一样,天寒地冻、死气沉沉,只是没有可供呼吸的空气。尽管有人声称利用现有技术已经可以去往火星,但仍有很多工作要做,以确保这不会成为一次自杀式行动。一些科学家认为,在飞往火星长达9个月的旅程中(以及返回地球的过程中),旅行者会遭受强大的太阳辅射和宇宙射线,仅这一点就让人不敢轻举妄动。在这颗红色星球上安全着陆仍然是一个危险提议,因为我们派去的大多数着陆器在着陆时都失败了。利用机器人将火星大气中的二氧化碳转化为氧气,并将其储存在加压容器里供宇航员到达后使用,这在目前还只是停留在理论层面。在火星就地采集水和燃料以供返程使用也一样——理论上是可以实现的,但即使在地球上也很难操作。种土豆?可惜,火星“土壤”中的高氯酸盐似乎达到了有毒水平,必须清除——而这项技术也仍然有待开发。
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月球虽然比火星离地球近得多,但那里也不是甜蜜的亚拉巴马老家。月球上白昼与黑夜的转换周期为两周,其表面温度变化剧烈,从-120℃到120℃,使人类在月球上长期停留极具挑战。那里有的只是暴雨般倾泻到表面的太阳辐射和宇宙射线。要应对这些挑战,可以先派遣机器人去月球用当地土壤建造穹顶建筑,但这还是一项纸上谈兵的技术。然后呢?好吧,就像人们说的,罗马不是一天建成的。
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胸怀大志很重要。我是在早春的时候开始写这本书的。那时我的小花园里没有杂草,肥沃的、深褐色的泥土均匀地划成整齐的正方形,散发着芳香。我手里拿着十几包种子,一幅郁郁葱葱的未来景象展现在我面前。就像天文艺术家一样,我要把这幅景象画出来。我要把洋姜的种子种在最北边,因为它们长得最高。我要把豆子种在它们前面,这样豆子就可以把洋姜当成天然的棚架。太聪明了!我还要种些蚕豆,因为蚕豆很好吃,卖得又很贵。前面我会接连种些绿叶菜,一周接一周地种,这样每天都能收获一份沙拉,能一直吃到秋天。西红柿,你得吃西红柿。还有大南瓜,就是那种巨大的蓝哈伯德,味道很好,又耐储存。完美!
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然后是异常寒冷的4月,比3月还要冷,我种的一半植物被冻死了。接着是异常多雨的5月,几乎把剩下的也冲走了。你知道大南瓜发生了什么稀奇事吗?有一种叫南瓜蔓吉丁虫(Melittia cucurbitae)的小生物(飞蛾的一种),7月初把它的卵产在了长势良好的南瓜藤蔓上,这样它的幼虫就可以躲在藤蔓里安全地进食、长大,在南瓜结出果实前,这些幼虫就将整株南瓜杀死了。它们似乎违反了生物学的一个基本原则,即消灭了下一季赖以生存的食物来源。谁知道呢?
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我把我花园中遇到的麻烦说出来,部分是为了宣泄,但更多的是想作为一个例子,说明事情往往并不是按照计划进行的,尽管我们做了研究和准备。现实总会出现意想不到的情况——可能是不寻常的天气,比如生活区正在进行关键安装,而火星上爆发了持续一个月的沙尘暴;或者美中不足,比如一种未检测到的化学物质阻碍了一项重要生物反应的发生。美国国家航空航天局(NASA)在将人类送往月球的8年实践中,也遇到了很多出乎意料的问题。对宇航员格斯·格里索姆(Gus Grissom)、埃德·怀特(Ed White)和罗杰·查菲(Roger Chaffee)来说,阿波罗1号任务以悲剧告终。在高压、纯氧的舱室环境中,一个微小的火花瞬间演变成一个无法逃脱的火球——谁也没有意料到的一个设计缺陷。NASA管理人员后来承认,阿波罗11号的成功也有幸运的因素,尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)不得不出乎意料地手动操控“鹰”登月舱,才使其远离巨石,来到一处平坦的着陆点,而剩下的燃料只够维持不到30秒。
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阿波罗13号的宇航员没能按计划在月球着陆。一个氧气储箱在飞行途中爆炸了,如果不是乘组人员和任务控制中心的快速反应和熟练操作,这次事故就是致命的。另一组阿波罗宇航员与一次巨大的太阳耀斑擦身而过,而这次耀斑产生的辐射可能会伤害到他们。许多太空发烧友都很关心为什么NASA不派人去火星,好像派人去火星成了该机构存在的唯一理由。尽管该机构存在缺陷,而我在书中也会毫不避讳地将这些缺陷列举出来,但NASA并不急于把人类送上火星的理由很充分,因为它不希望任何人去火星送死。你不能仅凭着一堆希望就把人类送上火星。只有风险和成本降到最低,我们才能够去而且应该去火星,因此没有必要立刻采取行动。就目前来说,航天很危险,而且费用极高。
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1969年人类登月的不朽成就,使某些人对未来产生了不切实际的期望。随便拿起一本20世纪70年代畅销的太空类书籍,你都会得出这样的结论:我们很久以前就应该到火星了。1971年,NASA宇航员艾伦·谢泼德(Alan Shepard)在月球上打了几杆高尔夫球之后,火星自然就成了下一个目标。尽管这一举动很自大,但毕竟当时美国和苏联都在向水星、金星和火星发射探测器,而且美国还在进行航天飞机项目,计划每月两次进入太空。1969年3月至1970年9月,担任NASA局长的托马斯·潘恩(Thomas Paine)在日程表里提出了登陆火星的日期:1981年11月12日,一个12人的乘组将搭乘一枚核动力火箭离开地球,开启火星载人航天之旅。[1] 与此同时,物理学家、工程师和美国国会议员正在就20世纪80年代建造巨型在轨运行球体进行认真讨论。这样的球体每个可容纳1万多人。这些轨道上的太空居民的主要工作是收集太阳能,并将其传送回地球,使世界摆脱对石油的依赖。到20世纪90年代,我们会在小行星上采矿,并在火星上生活。到2000年,人类将探索木星和土星的卫星。
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那么,首次登月已过去半个世纪,我们为什么还没有在“外太空”生活,而进入太空也没有变得既安全又经济?有许多因素在起作用,本书将详细阐述这些因素。首先,我们需要做一些铺垫。
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