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太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 [:1700036944]
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太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 太空生活的前奏
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如前所述，要冒险进入太空，我们需要带上一部分地球，比如空气、水、食物和各种各样的保护。为准备好这次航行，研究人员正试图把太空的各种困难集中到地面实验中，有些实验是自然实验，也有些实验是极端实验。也就是说，在地面营造太空环境进行大量实验，研究人们在遥远的环境中（如南极基地），如何在寒冷、封闭或孤立的情况下执行任务和相互交流。
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南极洲的发现和随后的探索，能够在很大程度上反映我们冒险进入太空时所预期的情况。早在2000多年前，亚里士多德和其他人就已经推测出南极这片冰封大陆的存在。他们的推测仅仅基于地球的对称性，以及南半球一定有类似于北半球的陆地的假设。在接下来的1000年里，“未知的南方大陆”（Terra Australis Incognita）就像它的名字一样让探险家们痴迷不已。亚里士多德在这方面很幸运。陆地并不是对称分布的，但南极洲却在“下面”等待着被发现。1773年和1774年，詹姆斯·库克（James Cook）距离成功又近了一步，他的船进入南极圈，看到了岛屿。南极大陆通常被认为是费比安·戈特利布·塔迪厄斯·冯·别林斯高晋（Fabian Gottlieb Thaddeus von Bellingshausen）——一名具有德国血统的俄罗斯海军军官，于1821年发现的［尽管英国的爱德华·布兰斯菲尔德（Edward Bransfield）和美国的纳撒尼尔·帕尔默（Nathaniel Palmer）可能分别于1820年发现过这片大陆］。
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早期基于海洋的探险很快就跟上了，整个南极大陆的地图在19世纪末基本上就被绘制出来。随后在1897～1917年，南极探险进入了英雄时代。在这段时期，人们绘制出了南极内陆地区的地图，并到达了南极的磁极和地磁极。我们之所以称之为“英雄”，是因为许多探险家都牺牲了，包括罗伯特·法尔肯·斯科特（Robert Falcon Scott）领导的著名探险队。1911年，在罗尔德·阿蒙森（Roald Amundsen）到达南极的33天后，斯科特在返回途中去世。这一时代以欧内斯特·沙克尔顿（Ernest Shackleton）试图首次横越南极大陆的尝试而告终，这次尝试虽然未能成功，但却用沙克尔顿团队的英雄壮举以及活着 回来，成功激励了下一代探险家。
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在接下来的40年里，在诸如空中飞行和医疗耐用设备等新技术允许建立永久性科学基地之前，探险活动非常少，间隔也很长。首先，对南极探索更持久的回归计划是由于地缘政治。德国和其他许多国家一样，在20世纪初探索过南极洲，希望建一个捕鲸站来获取鲸油，用于生产人造黄油、润滑剂和甘油（用于制造硝酸甘油）。那是1939年，战争即将爆发。德国开辟了一个他们称之为新斯瓦比亚（New Swabia）的地区。[19] 这些计划没有持续多久，捕鲸站也没有建立起来。但是这一举动——加上德国与阿根廷的亲密关系，阿根廷靠近南极洲——让英国人感到不安。1943年，英国人发起了“塔巴林计划”（Operation Tabarin），在南极洲建立了一个庞大的永久性基地。这反过来又在“二战”后引发了一场土地争夺战，或称冰上竞赛。不到10年的时间，邻近的智利和阿根廷建立了基地，苏联、挪威、瑞典、法国和美国也都建立了基地。
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冰上活动在升温。到1959年，已经有十几个国家提出了土地主权要求，只是为了参与其中，甚至没人知道这是一场什么游戏。南极洲有什么好处？没人清楚。经过几十年的勘探，发现了矿藏和其他有价值的资源，如煤和石油。但是，严酷的气候环境以及与全球市场遥远的距离，使这些资源变得昂贵、危险，从而不适于开采。
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尽管如此，在冷战前夕，土地就意味着权力，紧张局势开始蔓延。由于以前是欧洲的殖民地，智利和阿根廷对北半球国家的主权要求尤其感到恼火。南美洲的顶端距南极洲只有1200公 里，其与南极洲的距离大约是到新西兰或澳大利亚距离的1/5。不同寻常的是，也许是考虑到潜在的冲突，在南极洲有重要利益的12个国家在1959年签署了《南极条约》（Antarctic Treaty）。该条约禁止在南极洲进行军事活动，并将南极洲划为科学保护区。截至2015年，已有50多个国家签署了该条约。[20]
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你可能已经注意到，南极洲和月球间的相似性太多：遥远、环境恶劣、资源丰富、一个天然的实验室。如果一个国家设法在那里插上一面旗帜，建立一个基地或定居点，就会成为民族自豪感的源泉。从人类第一次踏足南极洲到建立永久性基地，大约用了50年。而且，你瞧，从人类第一次踏上月球到计划永久返回月球，也是用了50年。
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现在还不清楚人们什么时候第一次意识到南极洲和月球之间的相似之处，但前者无疑为后者提供了一个模板。与《南极条约》类似的是《外层空间条约》（Outer Space Treaty），其正式的名称是《关于各国探索利用包括月球和其他天体在内的外层空间活动的原则条约》（Treaty on Principles Governing the Activities of States in the Exploration and Use of Outer Space，Including the Moon and Other Celestial Bodies）。该条约是在月球竞赛过程中制定的。当时各国都在担心会出现一场脱缰式的（月球）圈地，或者更糟糕，在月球上建立军事基地。《外层空间条约》第二条规定：“外层空间，包括月球和其他天体，不受国家主权要求以及使用或占领或任何其他手段的支配。”[21] 从本质上讲，《外层空间条约》为月球像南极洲一样成为一个巨大的科学实验室奠定了基础（后面我将讨论为什么一些人认为该条约阻碍了太空商业化）。我们完全有理由相信，至少在开始阶段，在月球工作将跟在南极洲工作完全一样。甚至还会出现旅游业。正因如此，南极洲成了月球和太空探索的试验田。下面让我们更仔细地研究一下。
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太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 冰上生活
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南极洲是地球上最后一块尚未被开垦的大陆。没错，有人在那里生活，在几乎没有阳光的冬季有1000人左右，夏季4000人左右，12月到来年2月之间达到高峰。但是没有永久居民。有些人会待上一两年，在几乎或完全黑暗的6个月的时间里维持科学基地。然后他们就会回家。在过去几十年，有数个国家在南极建立了捕鱼定居点。这些定居点也不是一直有人居住。根据《韦氏词典》（Merriam-Webster ）的定义，只有当南极洲有“一群人生活在新的领地上，但仍与母国保持联系”，南极洲才有可能成为“殖民地”。但没有人在那里养家糊口。在我看来，相较于科学前哨站或工作场所，“家庭”这个概念是对殖民地更完整的定义。在我的书中，殖民就是建立一个社区，成年人可以在那里生活、工作、养家糊口，说得很直白。
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我跟大家说一说阿根廷和智利是如何对外宣布对南极洲拥有殖民权的。这件事可能不重要。为了确保他们对南极洲土地的权利，两国在南极大陆各建立了一个民用基地，这是非民用科学前哨站中唯一的两个民用基地。智利人将他们的基地［星星别墅（Villa Las Estrellas）］称为城镇。智利人可能会在那里过冬，维持附近的非民用科学基地，但他们在那不会停留超过几年。1977年，阿根廷在埃斯佩兰萨站（Esperanza Base）安置了五个家庭；1978年，埃米利奥·帕尔马（Emilio Palma）成为在南极大陆出生的第一人。该“殖民地”更多的是噱头或白日梦，而非现实。它很快就解散了。南极洲还有八座教堂：四座天主教教堂，三座东正教教堂，一座无教派基督教教堂。然而，牧师和其他工作人员一样，只待一两年。
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谁会去南极洲？这些人与去往月球的人是同一类型：科学家、工程师，以及寻求冒险或逃避的穷光蛋，还有富有的游客。有些会待上几个月，有些会待上几年维持基地。大约有30个国家在南极洲拥有70个科考站，其中45个全年运行。到目前为止，最大的是美国主导的麦克默多站（McMurdo Station），夏季约有1200人，冬季约有250人。南极大陆上的科学研究从天文学到动物学都有。在南极洲进行的一些实验，在地球上其他任何地方都无法进行得那么好。在这些科考站中包括冰立方中微子观测站（IceCube Neutrino Observatory），它可以观测到称作中微子的几乎没有质量的基本粒子。人们在这些粒子穿过南极1000米厚的纯冰时对其进行观测。另外，通过分析深埋在冰层中的二氧化碳和其他分子，我们还可以研究地球将近100万年前的气候。沃斯托克湖（Lake Vostok）是一个极其诱人的地方。这是一处位于地球最寒冷地区4000米厚冰层下的液态湖泊。科学家曾尝试采集湖水，他们在水样中发现了生命存在的证据，但也有可能是样品受到了钻头上细菌的污染。沃斯托克湖已经冰封了数百万年，可能就像木星的卫星木卫二（Europa，欧罗巴）和土星的卫星土卫二（Enceladus，恩克拉多斯）上被冰层覆盖的海洋一样。如果冰层下面有生命，那么在这些卫星上存在生命的可能性也会增加。
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南极洲也是最容易找到火星陨石的地方，因 为那里一切都是白色的，深色的火星陨石很容易被发现。其中一颗陨石叫艾伦·希尔斯84001（Allan Hills 84001），它所包含的结构看起来像是微小的外星人化石，但大多数科学家认为相关证据并不令人信服。
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2014年4月，南极研究科学委员会（Scientific Committee on Antarctic Research）召集了来自22个国家的数十名科学家和决策者，为未来几十年的南极研究确定优先事项。该小组确定了6个优先事项，包括气候学和天文学。[22] 冰上科学的一个自然副产品，就是提高了人们对极端环境下生活、工作的认识水平，而这些知识可直接应用于在月球和更远地方的生活。想想那些冬季在阿蒙森-斯科特站（Amundsen-Scott South Pole Station）工作的50位强者的生活吧。太阳在3月22日左右下山，一直到9月21日才会再次升起。在这段时间里，没有人来，也没有人走。从2月中旬到10月下旬，没有飞机，因此物资无法空运进来；天气实在太恶劣了，无法飞行。气温下降到接近-73℃（-100℉）。狂风撕扯着为避免被积雪掩埋而抬高的南极基地。在户外工作，尤其是在黑暗的冬季，需要的装备又厚又笨重，就像穿着宇航服一样。
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南极设施内的生活可以很舒适，但在漫长的冬季有点单调。阿蒙森-斯科特站的越冬人员相对较多，这有助于保持站内的活力。俄罗斯人管理的东方站（Vostok），在冬天只剩下13人。挪威的托尔站（Troll）只有6名骨干成员。这些都是“火星任务”式的人数。在这种令人难以忘怀的隔离状态下保持礼貌和工作效率，可以学到很多东西。有互联网是一件幸事，但连接可能既慢又不可靠。
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保持情绪高涨的一个要素是食物，尤其是新鲜食物。我在2005年为国际劳工组织撰写的有关工作场所膳食计划的书中，描述了麦克默多站的餐饮服务。[23] 和其他南极基地一样，新鲜食物是在11月至次年2月的夏季高峰期，大多是从新西兰空运到麦克默多站的。生活是美好的。这里的食物美味而且免费。因为管理层明白，在偏远的工作场所吃上一顿好饭可以鼓舞士气，这是他们从世界各偏远地区采矿作业中学到的经验。然而，在冬天供应新鲜食物却相当困难。至少有7个月的时间，新鲜食物无法送达。冬季，工作人员必须依靠干制、罐装以及冷冻食品生存。这类食物往往缺乏新鲜蔬菜那种脆生生的口感，缺乏一种心理上的愉悦。
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菲尔·萨德勒（Phil Sadler）是一名机械操作工，也是一位“万事通”，拥有植物学背景。20世纪90年代，他开始在麦克默多站进行室内水培温室试验，为站里提供新鲜食物。水培温室最后发展成为一间200平方米的温室，在隆冬季节每月可生产超过145千克的食物，如绿叶蔬菜、西红柿、黄瓜、草莓和甜瓜，所有这些食物都是在LED灯下种植的。该温室一直维持到2013年。那年，美国国家科学基金会（National Science Foundation）开通了飞往麦克默多站的冬季航班，新鲜食物可以空运进来，对温室的需求也就不存在了。阿蒙森-斯科特站仍然有一间温室，确切地说是一间生长室，完全依靠人工照明，而不是太阳光。这间温室也是萨德勒建立的，然后他与亚利桑那大学受控环境农业中心（Controlled Environment Agriculture Center，CEAC）的同事进行了拓展。《南极条约》禁止 进口土壤，因此所有植物都是水培的。不管怎样，水培法是一种可在有限空间内种植各种蔬菜水果的很不错的系统，前提是要有足够的能源来提供照明。
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从太空看到的南极洲
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这片冰雪覆盖的大陆，其面积几乎是澳大利亚的两倍，但居民不到4000人，而且都是临时的。火星更冷，更干燥，而且缺乏可供呼吸的氧气和合适的气压。人类会不顾挑战，选择在火星定居吗？
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