放弃火星，让我们殖民金星！
2018/7/9 11:00:26 中科院物理所
火星上极其稀薄的大气，微弱的阳光，对于未来殖民先锋来说，需要携带的物资实在太多。而在地球内环运转的金星，既有稠密的空气，又有充足的光照，甚至在其大气层约50km高度处，气温20°C，富含水分和二氧化碳，简直就是天然的温室。此外现有航天器5个月就能飞到金星，也比火星的9个月缩短了几乎一半。
地球的孪生兄弟
金星是一颗类地行星，因为它的大小、质量、体积，以及到太阳的距离，均与地球相似，所以经常被称为地球的孪生兄弟。
它的直径是12,092千米(只比地球少 650千米)，质量是地球的81.5%。
1:1摆放的金星和地球，金星直径略小(5%)。
左图为麦哲伦号于1990-1994年生成的雷达影像，右图就是地球的标准照。
Credit: Wikipedia
地狱般的金星"地面"
但是金星表面的状况与地球完全不同，金星大气稠密，且其质量96.5%是二氧化碳，其余的3.5%是氮气。它有着四颗类地行星中最浓厚的大气层，行星表面的大气压力是地球的92倍。表面的平均温度高达735 K(462°C)，是太阳系最热的行星，比最靠近太阳的水星还要热。
虽然它可能曾拥有过海洋，且外观与地球极为相似，但是随着失控的温室效应导致温度上升而全部蒸发掉了。由于缺乏行星磁场，水受光照分解成氢和氧，而自由氢又被太阳风扫进星际空间。金星表面是干燥的荒漠景观，点缀着定期被火山刷新的岩石。
前苏联金星13号着陆器拍摄，它在金星只幸存了127分钟。
科幻还是科学
著名科幻作家迪斯教授的《云之苏丹》(The Sultan of the Clouds)中，Tinkerman描述他所见的金星：
”金星的表面有着地狱般的高温，气压几欲将一切都压扁。然而随着海拔升高，气压和气温都随之降低。到50km高的云端，气温如地球的热带一般，气压与地球表面一般。再升高20km， 空气更稀薄，气温则降到地球极地的水平。
数万座金星城市就在这20km的区域上下浮动。”
第一段话描述的是事实，第二段就是科幻的部分了。
Credit: Shutterstuck
缘起
早在冷战年代，NASA忙于登月计划时期，金星殖民计划就已提上日程。前苏联也曾发射多艘无人探测器到访金星。
在那个军备竞赛的年代，在那个太空争霸的年代，NASA有充足的资金支持，民众对太空探索的热情也空前高涨。
按照当时的计算，利用阿波罗计划的硬件设备，即便核动力引擎研制成功，经过400天的漫长太空旅行，三名宇航员仅仅能够对金星进行短暂的近距离观测——45分钟至2天。听上去不是那么合算。
然而充足的光照，富集的碳，适宜的温度，0.9g的重力，一切都那么诱人。不只是科幻作家，科学家们也一直未曾放弃论证将科幻变为事实。
水手2号效果图，第一个接近金星的人造物
Credit: NASA JPL
云端之旅
NASA科学家于2015年发文阐述了HAVOC计划(High Altitude Venus Operational Concept - An Exploration Strategy for Venus，原文见https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20160006329)。
为了避开金星表面的极端环境，该计划拟发射的金星探测器，将携带巨大的飞艇。飞艇在金星大气层中展开，悬浮在50km海拔的大气层中。探测器将能供2名宇航月在金星生存1个月时间，之后重返地球。
按照科学家们的评估，HAVOC计划比载人火星任务耗时更短。计划可预期的技术难点则包括：如何在金星大气准确的为飞艇充气(时机不合适则可能机毁人亡)、如何避免金星大气内的硫酸损坏太阳能板等。
HAVOC介绍视频
Credit: NASA
云端基地
HAVOC之后，或许人类将像建造空间站那样，在金星大气层中建造供人类长期值守的基地，甚至像《云之苏丹》那样建造小型漂浮的城市。
拥有丰富的二氧化碳和光照，人类可以利用光合作用来制造食物甚至燃料。听上去一切都那么自然。
若干飞艇连接悬浮，充足日照下供宇航员长期停留
Credit: NASA
其实这样的想法，早在冷战时期，前苏联科学家们已经在杂志上探讨过了。
1970年代前苏联的殖民金星设想
Credit: Technica Molodezhi
远景
雄心勃勃的地球人，当然不会满足于云端的鸽子笼，我们要彻底改变金星的面貌，让他名副其实的变为地球的孪生星。
2010年诺奖得主，大气化学家Paul Crutzen提出：向金星大气注入大量的二氧化硫，并向太空排放二氧化碳，让其重返原始地球时期的样貌，从而实现金星大气降温，减速温室效应。
20世纪90年代，科学家Paul Birch曾提出了一种更为激进的方法：从巨大的气态行星木星或土星提取氢气，并注入金星大气。大量的氢气将和金星大气中海量的二氧化碳反应(Bosch反应)，并生成纯碳和水。如果注入40,000,000,000,000,000,000千克氢气(这才是“激进”的点，笔者)，产生的水将覆盖80%的金星表面。
金星的真实颜色
Credit: NASA
这画面简直太美，太阳系将诞生另一颗蓝色星球!
被人类改造后的金星假想图(假设其自转未受改造影响)
Credit: Daein Ballard/Wikimedia Commons
来源：牧夫天文
编辑：雾里熊
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