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鹅知道 | 这个地方可能比火星和月球,更适合太空殖民

[摘要]“鹅知道”系腾讯新闻和知乎联合出品的精品栏目,针对科技热点新闻,精选知乎用户的优质回答,为用户高效带来可信赖的解读。第七期:月球和火星,究竟谁更适合人类生存?

鹅知道 | 这个地方可能比火星和月球,更适合太空殖民

这两天不断有中国太空探索的好消息传来:

1月15日,嫦娥四号上搭载的生物科普试验载荷发布了最新试验照片,照片显示试验搭载的棉花种子已经长出了嫩芽,这也标志着嫦娥四号完成了人类在月面进行的首次生物实验。

1月14日,国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华介绍,以嫦娥四号任务圆满成功为标志,中国探月工程四期和深空探测工程全面拉开序幕。嫦娥五号月面采样返回任务将于今年年底左右实施,中国首次火星探测任务将于2020年前后实施。

月球和火星,是离我们最近也是探索最为频繁的两颗天体,以马斯克为代表的企业家,一直把“火星殖民计划”挂在嘴边。腾讯新闻精选知乎答主的优质回答,详细解答火星和月球哪个更适合成为人类第一个外星永久殖民地。

知乎用户ncc21382:拉格朗日L4、L5点比月球、火星都适合

月球的一天等于地球上一个月,这给人生活作息和利用太阳能都带来不便。

火星相对远,沙尘暴也阻碍太阳能的利用,还会影响设备寿命。那稀薄的大气层很坑人,一方面导致降落需要热防护系统,一方面又因为稀薄低导致降落伞等气动减速效果差,增加了风险。

此外,火星上可能存在或者可能曾经存在生命也是严重的潜在生化污染风险,NASA计划用4级生化安全等级(和埃博拉病毒同等待遇)设施处理以后从火星获取的样本。

基于此,太空殖民先驱——普林斯顿大学物理教师吉拉德·奥尼尔(Gerard K. O'Neill,1927-1992)提出用月球、小行星提供材料,在地-月拉格朗日L4、L5点建太空殖民地最合理。

鹅知道 | 这个地方可能比火星和月球,更适合太空殖民

拉格朗日L4、L5点是地球-月球引力平衡的位置,非常稳定,无需任何推进剂就能永久保持位置,同时有永远不间断阳光照射,可以充分利用太阳能。

从近地小行星和月球获取材料在L5、L4点建巨型空间站作为太空城市、太空工厂在短期内无疑是最佳选择。这样的空间站每个可容纳的人口至少上万,甚至可以有几十万、上百万。

太空殖民空间站能轻松提供提供巨大的宜居环境,内部连续打空间可能会比月球、火星上的城市宽敞(微重力下施工方便),通过缓慢的旋转模拟人工重力。

奥尼尔教授认为L5点太空殖民社区巨大而舒适的居住面积、丰富的资源、无限的能源(太阳能)将会有效解决地球上领土争端、资源纠纷、人口爆炸等问题。

总结一下拉格朗日L4、L5点殖民的优势:

1、交通方便最省力,需要的速度增量和地球前往月球轨道差不多,比从地球去月球表面着陆低的多,更不要说跟去火星比了。这能大大降低运输成本,更好的是从月球去L4、L5点也非常方便,有利于月球矿产的运输,可以说从L4、L5去月球、去地球都容易,如同交通枢纽一样。具体关系见下图:

鹅知道 | 这个地方可能比火星和月球,更适合太空殖民

2、有几乎不间断的日光照射,不受日夜和恶劣天气(例如火星上肆虐的超级沙尘暴)影响,提供了充沛而免费的能源(太阳能发电),有助于生活和生产,当然这是远一些的日-地拉格朗日点,而地-月拉格朗日点还是会有极短时间被地球阴影遮挡的影响(相当于月食,时间自己感受),但比月球、地球的日夜变化好很多很多了,请问谁喜欢每个月连续15天白昼再连续15天黑夜?

3、不用担心各种例如地震、滑坡等破坏巨大的地质灾害影响,月球就有力道不小的月震。

4、微重力环境下便于建设施工,微重力和高真空本身也对制造业例如、蛋白质晶体、半导体芯片、冶金等非常有价值,可以轻松生产地面乃至月球无法生产的独特高质量产品。这方面不难查,月球火星表面不是失重。

5、无需担心潜在地外生物感染危害,火星上因为可能存在或者可能曾经存在生物,而存在微生物感染危害人生命健康的风险(想想埃博拉恐怖不恐怖)。

6、在合适的半径和转速的情况下,巨型殖民空间站居住区的模拟人工重力和地球相同,都为1G,而不是火星和月球的低重力,有助于健康避免骨质疏松等问题。自旋产生的模拟人工重力无需燃料维持,惯性永远转动,因为没有阻力。

7、可以任意扩大面积,用小行星和月球的矿产建空间站不占用任何星球的土地,太空的空间很大,能放数不清的空间站。

8、工业无需担心环保问题,哪怕是最危险的核废料在高真空、荒无人烟、浩瀚的太空中也危害不了生物圈,真空无法燃烧,泄漏的污染物也会被太阳风吹出太阳系。

9、大规模太空工业有助于以后进一步开发宇宙,特别是殖民空间站积累的经验可用于恒星际飞行的世代船上。使得人类离开太阳系定居其他恒星的行星。

10、通讯方便,无需中继卫星,始终能对着地球,也不存在明显的难以忍受的通讯延迟(火星距离远就有严重的通讯延迟)。

鹅知道 | 这个地方可能比火星和月球,更适合太空殖民

拓展一下,木星和太阳的拉格朗日L4、L5点还有大量小行星,被称为木星特洛伊小行星,最大的木星特洛伊小行星达225千米,NASA计划2021年发射的露西号飞船就要去那里探测。

知乎用户雷奕安:二选一的话肯定是月球(北京大学物理学院副教授)

认为火星更合适成为第一个殖民地来自于传统思维,也就是认为人类在外星应该像在地球上一样生活。

这种思维的出发点是:

火星有大气,昼夜变化跟地球差不多,气候比月球更温和,有更多的水,有二氧化碳,适合种植。所以更适合人类生存。

但是这种思维没有考虑到,即使火星的生物生存条件看起来比月球好很多,仍然比地球差非常多(大气压只有地球的百分之一)。要改变星球环境到与地球类似,适合地球生命生存,困难巨大(工程量巨大,能源没有保障),不可能是一个短期能完成的工作。所以改变全球表面环境不是一个选择。

展开来说,第一个任务,增加火星的大气总量,困难巨大。需要俘获大量彗星才行,这是一个遥远的未来才能完成的任务,如果要加热火星本身的干冰,相当于大规模改变一个星球的温度,而且要相当大幅度地提高。温室效应的效果有多强,也很难说,火星表面的二氧化碳浓度已经远大于地球了。火星也无法维持住一个更浓密的大气层,因为火星的磁场太弱,无法保护大气不被太阳风剥离,而建立火星的磁场,又是一个遥远的未来才能完成的任务。

在无法改变星球表面环境的条件下,火星上更温和的气候没有意义。人还是不能在表面自由生存。还是只能建立窄小的太空站,站外必须穿太空服。

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