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太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 植根于现实？
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有些人质疑这些模拟研究的实用性，因为这些模拟研究要给参与者付费，而且几乎不会受到严重伤害的威胁。因此，作为对这些模拟研究的补充，研究人员希望通过研究几个世纪前伟大探险家的日记来确定太空旅行中可能存在的心理压力。[47] 杰克·斯塔斯特（Jack Stuster）是一位文化人类学家，也是NASA人体工程学领域的首席研究员。他认为困在被冻住的小木船里和被困在飞往火星的铁罐子里没有什么区别。他通过研究北极和南极的探险日志，发现导致士气低落的因素与如今在ISS上的完全吻合：缺乏与外部世界的沟通、废物处理、个人卫生、单调，等等。在危险时期，让船员们团结在一起的是以平等为基础的强有力的领导，而这在船舶管理专制时代是不常见的。[48]
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让我们看一下弗雷德里克·A.库克（Frederick A. Cook）的部分日记。他是1898～1899年比利时南极探险队的医生。1898年5月20日，队员们被困在冰中间过冬，他写道：
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哪怕只是彼此分开几小时，也许我们就能学会从新的角度看待同伴并对其产生新的兴趣；但这是不可能的。事实上，此时我们对彼此的陪伴感到厌倦，正如我们对黑夜的寒冷和食物的单调感到厌倦一样。我们时不时会郁郁寡欢，然后又试着用一种表面上的兴高采烈来激励彼此，但这种表面上的快乐情绪是短暂的。然后我们身体上、精神上，也许还有士气上，都会很沮丧，很低落。根据我过去在北极的经历，我知道这种沮丧和低落会随着夜幕的降临而加剧，一直持续到明年夏天黎明到来前。 [49]
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此时至少有一位成员已经死亡，似乎是出于绝望。其他人则表现出偏执或痴呆的迹象。一人则陷入歇斯底里的状态，失去了说话或倾听的能力。起初，库克尝试通过锻炼来治疗他们的疾病。但绕着船在冰面上行走，却变成了所谓的“精神病院散步”（madhouse promenade）。后来库克发明了一种名为“烘烤疗法”（baking treatmeat）的治疗方式：让病人每天坐在船上温暖的火炉前一小时。这种倾尽全力服务大家的奉献精神鼓舞了队员。库克推测，心情不好的部分原因是缺乏光照和维生素。暴露在炉火前，再加上饮食中加入了新鲜的企鹅肉，可能会扭转这一局面，但库克最终得出的结论是：燃起希望和培养“良好的幽默感”才是让这些人熬过冬天的真正原因。这种策略被后来的探险队所采用。[50]
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结论是，进入深空的旅程将会非常艰难；飞船设计得好，心情可能会轻松一点；选择合适的团队成员以及领导者，可能是防止暴动或叛乱的最重要因素。但是，一旦在其他星球着陆，我们能否像科幻小说和科幻电影里那样，以建立永久的、受保护的、封闭的城市为长远目标，建立起自给自足的栖息地？从一项声名狼藉的地面研究来看，这可能也很困难。
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太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 玻璃下的生活
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沿着77号公路从亚利桑那州图森市向北行驶，匆忙修建起来的郊区和购物中心一闪而过，取而代之的是一片阳光普照的沙漠灌木丛的景象，有假紫荆树、牧豆树、墨西哥刺木以及无数的仙人掌。当你从卡特琳娜州立公园经过的时候，几乎看不到人造建筑，直到你来到寂静的奥拉克尔小镇，看到在高速公路右边很远的地方，有一处由金字塔和穹顶组成的庞大钢构玻璃建筑群——被称作生物圈2号（Biosphere 2）。生物圈2号采用未来主义设计风格，覆盖3英亩的沙漠，并将之转化为多种生物群落——有珊瑚礁的海洋、红树林湿地、热带雨林、热带草原、沙漠以及农场——该设计令人想起古巴比伦的空中花园，同时向新时代运动致敬，注重整体观念和神圣的地球母亲。生物圈2号是有史以来人类建造的最大的封闭生态系统，是一个完全封闭的、自我维持的植物园，也就是我们在火星上定居需要的那种，与外界没有空气交换。它是20世纪90年代的一项工程奇迹，同时也是一次巨大的失败。但是这一失败具有巨大的教育意义，详见下文。
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某个年龄段的读者可能还记得生物圈2号的起源，以及那8位热情的理想主义者。他们穿着时髦的蓝色连身裤，告别了生物圈1号（也就是地球），在生物圈2号上生活了两年。生物圈2号将成为另一星球上的工作居住地的原型——人们把地球上的所有东西都塞进了这3.14英亩，蜂鸟、猴子、蚯蚓，以及将近4000种其他动物和植物。生物圈2号工程无疑是坚固的，是一座雄伟的生态水晶巨大建筑。项目创始人约翰·艾伦（John Allen）和艾德·巴斯（Ed Bass）招募专家来建造这座巨大的密闭温室及包含其中的生物群落或生活环境，如受人尊敬的瓦尔特·阿迪（Walter Adey）——史密森尼学会的地质学家，负责海洋方面的事务。世界著名植物学家、后担任纽约植物园园长的吉尔林·普兰斯（Ghillean Prance）爵士，负责管理热带雨林。
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生物圈2号的钢架和玻璃板的连接比以往任何建筑都要紧密，空气交换损失甚至少于ISS。私人生活区宽敞、现代；厨房华丽，采光充足。整个结构的基础是不锈钢，以防止与下面的土壤进行任何交换。隐藏的地下一层让空气和水循环起来，并提供能量。那里有大量管道、电缆以及空气处理设备，是所谓的技术领域，其阴森森的坟墓一般的氛围与上面郁郁葱葱的生活形成了鲜明对比。这个建筑用了4年的时间，到1991年初才完工，费用为1.5亿美元，全部由巴斯出资。所有的动物、植物、真菌、藻类和细菌都被密封其中，等待那年晚些时候到达的第一批成员。其中年纪最大的是67岁的罗伊·沃尔福德（Roy Walford），是这个小组的医生。其他4名女性和3名男性都是二三十岁的年轻人，均具有理工科的教育背景。新闻媒体大张旗鼓地宣传这个项目，《探索》杂志更是称其为“自肯尼迪总统将我们送上月球以来，在美国进行的最激动 人心的科学项目”。这8人自称生物圈人（Biospherians），1991年9月26日走进了他们的新家园，承诺两年内不会走出来。
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事情很快就变得糟糕起来。任务开始12天后，其中一个生物圈人在用脱粒机碾米时，她的中指指尖被切了下来。沃尔福德试图缝合，但不成功，最终她只能离开生物圈2号，到医院接受治疗。她回来的时候，偷偷带了一些神秘材料。后来，这些材料对玻璃下的生活起到了帮助作用。而且，任务开始后不久，大气中的二氧化碳含量就开始上升，最高时达到地球大气的20倍。起初没人知道为什么。动物开始死亡。传递花粉的昆虫——蝴蝶和蜜蜂——是最先死掉的（后来人们了解到，生物圈2号的玻璃减少了蜜蜂寻找花朵所需的偏振光的数量，这对蜜蜂在火星上生存是一个至关重要的经验教训，如果我们能到达那个阶段的话）。蔬菜产量很低，部分也是这个原因。而且鸡下的蛋也没有那么多。蛋鸡和奶羊很快就被杀掉了，因为它们吃进的比它们产出的要多。
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为帮助分解落叶而特意引进的蟑螂大量繁殖。还有蚂蚁，许许多多亚马逊蚂蚁。没有人确切地知道那些蜂鸟到底发生了什么事，但猴子是罪魁祸首。虽然猴子也有自己的食物，但它们还是去抢夺蜂鸟的食物。蜂鸟死了，可能是死于饥饿。事实上几乎所有的脊椎动物都死了——鱼、鸟、哺乳动物。那8个生物圈人也快要饿死了。在30多种作物中，只有红薯长势良好。他们一日三餐吃红薯，摄入的β-胡萝卜素足以让他们的手变成橙色。他们也需要吃种子食物来生存。
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有人彻底弄明白了O2 —CO2 的问题：大量淤泥和堆肥被运入穹顶来给农田施肥，其中的细菌就像人类一样吸入氧气，呼出二氧化碳，只是数量要大得多。更糟的是，珍贵的氧气正在慢慢消失。几个月后，实验成员们才搞明白，其中一个生物群落中的混凝土正在吸收氧气。在生物圈2号待了一年之后，氧气在大气中的比例从20%下降到13%，相当于登山者在1.7万英尺高空呼吸到的氧气水平。成员们一天到晚气喘吁吁，晚上还患上了睡眠呼吸暂停症。到了1993年初，他们必须打开气闸，让新鲜的氧气进入人造生物圈，从而破坏了这项任务的主要协议。同时，8名任务成员分裂成了两组，每组4人，在任务的最后一年里两组人员之间不说话，因为他们对项目的关键问题存在争议。但是他们都活了下来。在离开2年零20分钟后，他们回到了生物圈1号。他们平均瘦了30磅，但在其他方面都很健康。
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第二项任务始于1994年，召集了一组新成员。但是，这次只持续了6个月。为了降低项目成本，人们雇用了史蒂夫·班农（Steve Bannon）（没错，就是那位史蒂夫·班农，后来在总统竞选中出了名的那位）后，冲突便层出不穷。然后是武装警卫解职管理层、蓄意破坏、污言秽语、法律诉讼、指责羞辱……就是典型的火星殖民那些玩意儿。哎呀，也许我们应该取消这个伊甸园计划。[51]
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《时代》将生物圈2号列入“20世纪最糟糕的100个主意”的榜单。[52] 然而，该杂志大错特错，因为无论 用什么理性标准来衡量，生物圈2号都是一个非常好的想法。失败更多的是因为管理不善和傲慢自大；但这并不能说明生物圈2号是个坏主意。该项目确实做了几件正确的事情。首先，生物圈2号成功营造了一个完全封闭的环境，这正是NASA后来从中学到的东西。其次，基础设施从来没有出过问题。该设施还回收了所有废水和污水。实现了NASA在ISS上从未实现过的水的完全回收利用。对所有太空栖息地来说，水的完全或接近完全回收利用非常重要。
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亚利桑那州奥拉克尔小镇的生物圈2号
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最初是为了证明封闭生态系统支持人类在外太空生活是否可行。20世纪90年代初，8位“生物圈人”在这里生活了两年。尽管实验并不顺利，大多数动植物都死了，氧气供应下降到接近致命的水平，但我们从生物圈2号学到了很多。
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因为生物圈2号，我们如今知道在火星和其他地方不应该做什么。不要把农场和生活空间混在一起，要把它们放在单独的穹顶里。不要依赖植物为你提供所有的氧气，至少一开始不要。不要建得太大，要从小的开始，逐渐扩展。不要以为可以通过引进某种动物来控制另一种动物，从而掌控生命之网。不要低估细菌的力量。还有，看在上帝的分上，请不要再种牵牛花了。它们会霸占你的整个雨林。
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1995年，哥伦比亚大学接管了生物圈2号的管理工作，希望把它变成一个巨大的研究实验室，但这一关系在2009年结束。2011年，亚利桑那大学接管了所有权和管理权，并且从艾德·巴斯那里获得了额外的2000万美元来支持相关研究。亚利桑那大学的科学家们在这个目前未封闭的设施中工作，研究气候变化、水流动力学和能源可持续性。他们正在进行一些独特的实验，例如在景观演化观测站（Landscape Evolution Observatory）“观察泥土的生长”，研究物理和生物过程如何在极长时间内相互作用，影响景观的演化。因南极温室而出名的菲尔·萨德勒，希望在生物圈2号的一个房间里建造火星栖息地。具有讽刺意味的是，这曾是一项野心勃勃的计划：要创建一个迷你地球。
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