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太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 [:1700037013]
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太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 7 生活在内外太阳系及无垠宇宙
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目前可观察到的宇宙，直径有几十亿光年，至少有1000亿个星系，而大部分星系又拥有数十亿颗恒星。比宇宙更加令人叹服的是那个潮湿的、黏糊糊的被称为人类大脑的小东西。虽然只有几厘米宽，但它已经开始理解宇宙了。
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请允许我锻炼一下大脑，想象一下从地球到其他星球的距离，而这些在我们银河系中不过就是一个小点。没办法在一张标准大小的纸上正确表示出太阳系的尺度。一旦画出了太阳，你就无法按比例画出地球。太阳可以装下100万个地球。你可以把地球画成一个点，但是这个点会在纸的另一边。你连火星和木星都没去过，更不用说冥王星了。在华盛顿特区的国家广场上，坐落着一个1∶100亿的宇宙模型，名字叫作“旅行”（Voyage）。它向外延伸出6个足球场、4个城市街区那么远。模型中的太阳大约是大点的西柚那么大。水星是离太阳最近的行星，有9步远，约6米；金星的距离要再远8步。然后，到地球又走了大约6步，地球大约有针头那么大，或是蚂蚁的一部分；月球就是一个斑点，直接挨着地球。这就是人类亲身体验到的全部，离太阳15米远，一个针头加一个斑点。火星离得稍微远一点，从地球向外再走12步。人们几乎看不到火星的模型，因为它与西柚大小的太阳比起来是如此渺小，尽管它的大小是月球这个斑点的3倍。
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接下来距离开始变大。木星距离火星50米，它到太阳的距离是地球到太阳距离的5倍多点。大约可以把900颗木星装进太阳里，而木星模型只有一个小球那么大。土星离木星大约65米，是一个更小的小球。天王星距离土星140米。海王星距离天王星160米。冥王星距离海王星135米多点，它与太阳比是如此之小，按照这个比例基本上小得看不到：太阳可以装下2.5亿颗冥王星。这是“旅行”模型的终点，但不是太阳系的终点。到柯伊伯带还要沿着路再往下走150米，到星际空间要再加上750米。然后就一路畅通了。比邻星是离太阳系最近的恒星，按这个比例尺，它应该位于加利福尼亚州，大小相当于一颗樱桃。你能够开始理解为什么到火星要几个月，到木星要5年了吧。NASA的“新视野号”探测器是有史以来飞得最快的航天器之一，它花了近10年的时间才到达冥王星。
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在我们讨论殖民火星和小行星带以外的世界是否可行时，必须了解宇宙的这种规模。人类可能会在21世纪造访木星和土星的卫星，但如果想在外太阳系建立科学基地或定居，需要的时间要长得多。任务实施需要时间，我们在派遣人员之前需要进行侦察。在人类成功登陆月球之前，苏联和美国加起来曾尝试或成功地向月球发射了71次任务，次数惊人。同样，到目前为止，已经有56次火星任务尝试，其中一半都失败了。对于木星和木星以外的行星，任务研发以及到达目的地所需要的时间加在一起更长，使得发送多次任务变得更加困难。
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太阳系各天体之间的距离
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比例尺是对数的，用天文单位（AU）表示，1天文单位以后每个刻度代表的距离都是前一个刻度所代表距离的10倍。1天文单位是太阳到地球的平均距离，大约是9300万英里（1.5亿千米）。海王星是离太阳最远的行星，到太阳的距离大约是30天文单位。最遥远的人造物体是1977年发射的“旅行者1号”探测器，2019年已经距离地球145天文单位。
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“新视野号”任务方案可追溯至1992年。该方案于2001年入选，2002年被取消，2003年再次入选，2006年发射，并于2015年抵达冥王星。从提出方案到最终发射，至少花了14年的时间。在外太阳系任务中，进展最快的花了10年时间：5年研发，5年飞行。2019年6月，NASA宣布了一项非常酷的任务，将一架名为“蜻蜓”（Dragonfly）的旋翼着陆器发射到土星的卫星土卫六上。该着陆器将于2026年发射，2034年抵达土星。在将人类送往任何一颗星球之前，我们都需要先发射多次机器人任务。这种时间上的限制，加上优先权的竞争——在月球上建立基地，在火星上建立基地，在小行星上建立基地——拉长了建立深空殖民地的时间轴。
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以火星为例。合乎逻辑的计划是先发射补给，确认一切正常，然后再让人类登陆。对于木星，勘测或补给航天器要花上5年时间才能到达想去的卫星，因此任何载人任务都不可避免地要“推迟”这么久，以确保在出发前往目的地之前一切都具可行性、有效性。即使向太阳方向航行，前往相对较近的内行星，在大质量恒星附近进行复杂轨道机动也是一个挑战。
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在本章，我会讨论极端环境下的生活，先迎着太阳飞向金星和水星，然后调转方向飞往木星甚至更远的地方。虽然可以找到令人着迷的着陆点，但是在这些极度高温或极度寒冷的区域安全停靠都需要相同的技术——坚固的栖息地，它们要能承受远超人类所体验过的温度。
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太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 [:1700037014]
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太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 金星云城
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金星是太阳系中最不适合建立外星殖民地的地方，也是最适合的地方。金星通常被称为地球的姊妹星，它的大小和质量几乎与地球相同，并能提供0.9G的重力。这种重力水平几乎足以确保生活在金星上的任何人类能正常生长和发育——这是一个巨大优势。但金星也有很糟糕的一面，这一点大家再清楚不过。其表面平均温度始终是465℃（870℉），是太阳系中最热的行星，甚至比水星还要热。[1] 这个温度足以将铅熔化。从理论上来说，我们可以用熔点更高的金属——钢、铁或镍来建造建筑物，但我们仍然要应对气压值为地球表面93倍的巨大气压。
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苏联发射到金星的最初两枚探测器甚至在到达金星表面之前就像汽水罐一样被压碎了；接下来的两部着陆器——“金星7号”和“金星8号”在被压垮之前，成功着陆并传输了整整1小时的数据。
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金星之所以这么热，不仅因为它离太阳很近，还因为它有厚厚的二氧化碳大气层。几十亿年前，金星可能更像地球，有液态的海洋和适合生命进化的环境。然后发生了一件事，行星科学家也不知道具体是什么。但是有某种东西——也许是一颗巨大的小行星的撞击——将地表或地表下的水和二氧化碳释放了出来，进而引发了失控的温室效应：不断捕获来自太阳的热量，使地表变得越来越热，直到地下的二氧化碳大部分进入了空气中。水也在上升，加热、分解成氢和氧，然后永远消失。
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金星表面值得探索，但不能在上面生活。声音和视觉都会被扭曲；在这个充满压力的世界里，昏暗的光线会发生弯曲，根本无法透过15千米厚的云层看见天空。但我们确实有一个有趣的选择，那就是生活在那些云里。这听起来很超前，但绝对可行。金星的大气层很厚，我们几乎可以坐在上面。因为氧和氮比二氧化碳更轻，所以人类可以生活在充满这些气体的巨大的气球泡泡里，飘浮在金星表面上方约50千米的高度。在这个高度，温度是可控的50℃（120℉），气压为15磅力/英寸2 ，同地球海平面的气压相当。[2] 而且我们上面仍然有足够的大气层来保护我们不受太阳和宇宙射线的伤害。金星离地球也很近，我们可以用大约3个月的时间到达那里，大约相当于去火星时间的一半。
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金星中层大气层的风很强，风速高达340千米/小时，这是一项挑战，但也许可以从气球稳定性的角度进行管理。[3] 以这个速度，你可以用4个地球日绕金星一周。金星的昼夜循环也很有趣。金星自转非常缓慢，金星的1个太阳日是地球上的116.75天。所以，如果在金星的表面，太阳从升起到落下你得等上将近4个月，然后太阳又回到天空的同一起点。但是在气球城市里，你的移动速度会比地面快，你会经历48小时的阳光，然后是48小时的黑暗。消耗一些能量，气球就可以以某种速度飞行，让其在阳光下的位置保持不变。还有一个好处是，如果有氧气罐，你就可以离开气球城市，走到外面的平台上，压强和温度都没问题。如果你敢，你还可以悬吊滑翔。只是不要太低。
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其中一项艰巨的任务是如何处理硫酸云。硫酸可能会侵蚀气球城市，使其坠落到下面的地狱。所以，我们需要一种特殊的材料，比如聚四氟乙烯，可以抗硫酸腐蚀。买一个城市大小的气球以及外出冒险穿的紧身衣也要很多钱。我们还需要供水，这也是可行的。
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关键问题只有一个：为什么要这样做？殖民太空在技术上具有可行性，在云城殖民金星就是一个很好的例子。因此居住在金星的云端城市受到某些未来学家的鼓吹，但缺乏实用性。是什么吸引数百万人永远生活在金星的云层里，看不到下面的世界，只看到上面时刻被云遮挡的星空？而在地球和月球之间的人造在轨城市里，人们就可以享受到太空的刺激。这些城市都有适宜的人造重力、压力和温度，而且往返更方便，景色也更好。同样，驱动金星经济的会是什么？不管是什么，都不是显而易见的东西。因此，政府或商业投资，以及随后建立基地和殖民地，都会优先考虑本书提出的其他选项，即月球、火星、小行星和在轨城市。
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金星地球化在未来先进的技术文明下是有可能实现的。其中一个好处是，因为没有人会住在那里，不像月球或火星，你就可以把它炸个稀巴烂（就是字面上的意思），使它适合居住。这种方案有点太遥远，现在不便详细讨论，但要点是用一颗冰质的卫星撞击金星，添加大量的氢，氢可以同二氧化碳发生反应，生成石墨和水。这样，二氧化碳就可以从天上掉下来，使大气层变薄，气压约为45磅力/英寸2 。[4] 同样，另一种暴力想法是用镁和钙轰击金星，产生氧化物，氧化物会从天而降，同时把碳带走。[5] 大约在1961年，卡尔·萨根 有一个更温和的想法：在大气中播撒以二氧化碳为食的细菌。但这个想法出现时我们还不了解二氧化碳的密度。萨根在20世纪80年代就已承认这个计划行不通。
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