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太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 水星在轨城市
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你知道当你在炎热的海滩上行走时，你的脚要不停地移动才不会被灼伤吗？这就是水星上的情况。要么移动，要么被融化。在水星上，你不能保持静止。
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水星几乎和金星一样热。但不同的是，在夜间，它可以下降到-170℃。所以，水星的平均温度要低得多。原因是它跟月球一样，没有大气层保持热量，并让热量循环起来。水星也有永久处在阴影里的环形山。这些环形山是太阳系中最冷的区域之一。事实上，水星在大小和地形上都很像月球，布满了撞击留下的环形山。我提到过，月球上可以忍受的时间是黎明和黄昏那几天，因为那时的温度介于极度寒冷和极度炎热之间。类似的情况也适用于水星。水星自转相当缓慢，一天就是175个地球日。事实上，它的太阳日要比它的太阳年长，后者是88个地球日。结果，出现了一种近乎永恒的日落现象，水星的晨昏线——白天和黑夜的分界线以3.5千米/小时的速度移动。在地球上，晨昏线以1600千米/小时的速度移动。你要坐在喷气式飞机上才能体验到永恒的日落。[6] 在水星上你就可以体验到这一点，而且晨昏线附近有舒适的温度，用一辆绕着水星缓慢移动的火车就可以实现。
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人类只要把栖息地建在向西运行的轨道上，就可以一直处在凉爽地带。[7] 从理论上来说，探索者可以在水星的这些区域行走，前提和月球上一样，要有压力和氧气供应。否则，他们只能生活在地下，最好靠近处在阴影里的环形山，因为那里可能有水，并且只能在当地漫长的黎明或黄昏时分出来探索。和在炎热的海滩上一样，我们可以建造巨大的反光伞来遮挡阳光。水星上的一个特征就是会看到太阳暂时向后移动。这是一种视错觉，因为水星和太阳都没有反向运动。但是水星绕太阳公转的速度比其自转速度要快得多，因此水星上的访客会看到太阳升到中途，然后向相反方向运动，回到它升起的位置，然后再升起——每天两次日出。
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我们称水星为岩石行星，就像地球、金星和火星一样，但把它归类为金属行星也许更适合：大约70%的金属（主要是铁和镍）和30%的硅酸盐物质。事实上，由于拥有大量金属，水星的密度非常大。尽管它只比月球稍大一点，但其重力却和火星重力一样，为0.38G。目前，我也不知道会有什么人想住在水星上。是的，水星上存在着类似于火星的重力，这可能适合生命存在，但代价是要生活在地下或生活在缓慢移动的城市列车中，探索和享受环境的能力有限。就此而言，生活在火星会更容易，也没那么危险。水星确实有一个中等大小的磁场可以阻挡一部分太阳辐射，但辐射水平仍然可以致命。水星上有无限的太阳能来为重工业提供动力，人们可以想象在那里进行采矿作业。但开采小行星会更容易，也更接近潜在市场。水星也很难着陆和离开。这颗行星的移动速度非常快，调整到精确的Δv 不仅需要大量的燃料，还需要高超的技巧。即使偏差只有一根头发丝，你也会跌入太阳。
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水星地球化似乎也不可能，因为根本就没有大气层；所有的挥发性物质都需要从外太阳系输入；如果没有某种能覆盖整个水星的隔热罩，那你建立起来的任何防护都有可能被太阳风摧毁。一种解决方案可能是通过定向的、核聚变能量的爆炸，将整个水星从太阳旁边移开。只有当我们真的、真的、真的特别需要金属或土地时，才会投资这样的事业。
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太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 木星和土星的卫星上的生活
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到木星和土星需要长途跋涉，但如果有技术把人类送到这些气态巨行星，我们还有很多东西需要探索。这些行星本身没有已知的表面，几乎没有机会在其上或附近生活。但是它们的卫星可以提供有限的安全港湾，只是所有这些卫星的引力比我们的月球都大不了多少。
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木星至少有79颗卫星。木卫二厚厚的冰层下面似乎有一片液态海洋，那里可能孕育着外星生命，当然值得探访；但从人类的角度来看，木卫四（Callisto，卡里斯托）才更适合人类居住。同样，土星至少有62颗卫星。土卫六的大气层很厚，足以提供适当的压力和辐射保护。那里甚至还有流动的河流、湖泊、云层和雨水——一个完整的循环，但是构成循环的是液态的甲烷和乙烷，而不是水。在土卫六建立人类栖息地具有很大的可行性。土卫二上有一片亚冰液态海洋，偶尔会将缕缕水蒸气送入空中，是可能存在外星生命的另一个地方。
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这些极端环境下的生活几乎都一样。冷是异常寒冷，暗是漆黑一片，距离都非常遥远。我看不出生活在木星或土星附近，与生活在冥王星上的困难有多大差别。要完成到木星的5年旅程，必须假设我们已经到达了这样一个阶段：可以使用大型、舒适且具有防护作用的宇宙飞船，用10～20年的时间把我们送达太阳系的任何地方。在确保安全的情况下，首要问题是花费的时间是多少，即探险者或移民必须花多少年的时间才能到达这些遥远的地方。让我们从木星开始，它可能是我们在火星上建立基地后的第二个行星目的地。
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木星及其伽利略卫星
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木星非常大，是太阳系所有行星和卫星加在一起的两倍还要多。和太阳一样，木星也是一个由氢构成的大球。然而，木星的质量不足以产生足够的温度和压力来引发氢聚变。要做到这一点，木星的质量至少要是现在的75倍。所以有些人说木星是一颗失败的恒星，但这有点牵强。木星没有失败。哪怕是木星把太阳系中除太阳以外的所有其他物质都吸收进去，它离成为一颗恒星还是差得很远。相反，木星应该被视为一颗强大而独特的行星。
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移居木星，而不是其卫星，这个概念本身完全属于科幻小说的范畴。木星没有表面。大气中有75%的氢和24%的氦，这是两种最轻的元素，没有办法飘浮在它们的上面。氦气球会像铅球一样下沉。对生命来说更糟糕的是，木星巨大的磁场就像一张网，捕获来自太阳的粒子再将其甩出去（这些粒子甚至因此获得了更大的能量），将致命的辐射洒向它的许多卫星。木星最吸引人的地方是，它的核心可能是金属氢，它可能会下钻石雨。是的，钻石。但是，根本没有任何现实的方法或理由在木星上生活，并近距离地探索这些现象。[8]
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木星四颗较大的内卫星——木卫一（Io，伊奥）、木卫二、木卫三（Ganymede，盖尼米得）和木卫四，引起了人们的极大兴趣。我们将之称为伽利略卫星，因为它们是伽利略在1610年发现的。这是人类第一次发现环绕行星运行的天体。你用一副简单的双筒望远镜就可以看到这些卫星。木卫一距离木星最近，比月球略大。它有400多座活火山，在太阳系的卫星或行星中地质活动最为活跃。它内部的漩涡似乎是由引力潮汐加热引起的，因为它离巨大的木星太近了。我们可以在木卫一着陆，但是由二氧化硫组成的稀薄大气以及接近于0的气压会让人们的停留体验很不愉快。另外，在木卫一上每天要接受3600雷姆的辐射，这足以迅速杀死任何一个人。[9] 在此要向地质学家和火山学家道歉，向木卫一发送机器人是可以的，但人类不行。
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接下来是木卫二。它比月球略小。这颗卫星因其几千米的冰层下面可能存在液态海洋而闻名。造访木卫二？也许可能，但也不会很快实现。那里的辐射量为540雷姆/天。[10] 有趣的是，木卫二有氧气大气层，但密度只有地球的十亿分之一，几乎探测不到。没关系，因为所有活动都在冰层之下。可以想象的是，我们可以在冰层上建立一个高强度的科学基地，就像一个冰钓小屋，保护我们免遭强烈辐射和赤道上-160℃的温度的伤害。考虑到离太阳的距离，这个温度已经高得惊人（热量来自木星的潮汐效应）。从科学基地，我们可以钻透冰层到达下面的海洋。大概到了这个时候，我们就会派机器人去探索这片海洋，看看那里是否可能存在生命；也就是说，我们人类将随后探索那些已经发现或强烈暗示存在外星生命的地方。
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最大的障碍是钻透像花岗岩一样坚硬的冰。我们不知道它有多厚，估计在10～100千米。[11] 相比之下，南极沃斯托克湖覆盖着的冰层仅有大约3千米厚。要把这么厚的冰层钻透只有核能可以办到。然后，可能会把潜水器部署到下面的海洋中，估计那里的水量是地球上的两三倍。木卫二极有可能存在生命，不仅因为它有液态水，还因为它可能存在水热活动，类似于地球上的海底火山，只不过木卫二上的水热活动是受到木星潮汐的牵引而产生的。如果地球海洋中的生命可以靠海底热泉生存，而不是依靠阳光，那么生命就可以在木卫二上生存。核心问题是，生命最初是否起源于木卫二；或者日晒下潮湿和干燥交替变化的区域，比如地球上的潮池，是生命起源所必需的条件吗？冰的确能保护我们免受辐射，并能提供生命所必需的气压。
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我很喜欢木卫二。但考虑到这些危险，我实在想不出在什么情况下人类在冰层下控制潜艇，会比人类从地球表面或者从相对安全的木卫四上遥控潜艇更好。在火星上，亲身实践是更好的选择。而在木卫二上，纯粹的机器人探索可能会更好。同样，我也想不出在木卫二上建立定居点或殖民地有什么好处。那里的人也许可以经营旅游业，把游客带到冰下，观赏外星生物。这里有很多假设：发现了生命；生命看得见且有一定规模；进入海洋是安全的；规则允许人类与外星生命接触，等等。撇开环境危险不谈，0.13G的表面重力似乎限制了人类长期存在的可能性。
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再下一个是木卫三。它是木星最大的卫星，比我们的月球大，但密度小，所以表面重力只有0.15G。同样的情况，寒冷，几乎没有空气。木星的辐射以8雷姆/天的量进行轰击（相比，火星为8雷姆/年）。[12] 木卫三似乎有大量的水冰，可能还有一片亚冰液态海洋，尽管它的冰层不像木卫二的那样坚固。这里有开采冰的可能，但取决于未来几代人有多渴，以及小行星是否无法解决缺水的问题。同样，考虑到生命在那里面临的种种困难以及有其他更好的选择，人类似乎没有令人信服的理由把木卫三当作自己的家。
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还剩下木卫四，木星的第二大卫星。就人类的可居住性而言，木卫四与其他木星大卫星相比，最大的特点是辐射水平相对较低，仅约为0.01雷姆/天，是我们在地球上的辐射暴露水平的10倍，但仍低于火星。[13] 木卫四同其他卫星一样，寒冷、没有空气、缺乏适当的重力，但木卫四是瘸子里的将军。从木卫四上的基地出发，我们可以在一天左右的时间内造访其他大卫星。与这些卫星的通信几乎是实时的，具体情况取决于它们之间相对的轨道位置以及我们在该地区拥有的通信卫星的数量。木卫四上的土壤类似于砂砾，在低重力条件下挖掘应该不难。与木卫三和木卫二一样，木卫四下面也有水冰，可能还有液态水；这些水可以用来饮用、耕种、呼吸和燃烧。同我们的月球以及木星的大多数卫星一样，木卫四的潮汐被木星锁定，而且只有一面朝向木星（着陆就在这一面）。在木卫四上，木星看起来有地球上的满月的5倍大。那是多么壮观的景象啊。木卫四的昼夜循环为17天，比我们月球的29天要短。
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为了相对安全地探索所有伽利略卫星，而附近的在轨太空中心又不能发挥这个作用时，木卫四可能是一个不错的营地。2003年，NASA构想了一个人类于21世纪40年代前往木星的项目，名字叫作人类外行星探索任务（Human Outer Planets Exploration，HOPE），计划将木卫四作为着陆地点。谈的只是希望。如果我们能在那个时间点到达火星就已经很幸运了。不过，该任务体系强调，木卫四可能是未来木星系统中人类存在的地方。
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艺术家们绘制了卫星表面的基地图。但是为什么要住在这些卫星（即便是木卫四）上呢？坚固的地面又能提供什么好处呢？在这些卫星上的任何长期存在都需要庇护所，或者建在地下，或者包裹在某种结构中，这会使你根本无法体验在这些卫星上的生活。为了美丽的风景，为了有机会研究这颗行星及其卫星，或者为了协调一些商业企业，未来想要住在木星附近的一代代人如果生活在一个旋转的、在轨运行的人造城市或者有人造重力的大型太空中心，很可能获益更多。如果你想参观的话，所有的景点都在附近。除非0.15G在某种程度上对人类健康是一件好事，否则22世纪的人类会选择生活在人造重力的舒适环境中。
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土星和强大的土卫六的召唤
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土星，以土星环闻名，其质量几乎只有木星的1/3。和它的哥哥一样，这颗行星主要由氢和氦组成。土星有几十颗卫星，其中很多还没有命名，还有几百颗直径几十米的小卫星困在冰冷的土星环里。这些卫星中有许多具有迷人的特征。例如，微小的土卫三（Tethys，特提斯）几乎完全是水冰，是一个直径1000千米的滚圆的冰球。土卫一（Mimas，米玛斯）是已知的最小天体，由于自身引力的作用，它成为一个近乎完美的球体。土卫一直径约400千米，撞击形成的大环形山与电影《星球大战》中的死亡星球相似。土卫八（Iapetus，伊阿佩托斯）有一条奇怪的赤道脊，让这颗卫星从某些角度看起来就像一颗核桃。而土卫五（Rhea，瑞亚）——谁能忘记土卫五呢——就像一个由硅酸盐和冰组成的脏雪球，直径约1500千米。
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