怎样才能在小行星上建立人类的“殖民地”？
2018/7/17 11:08:31 中科院物理所
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【互动问答示例】
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作者：Peter Ray Allison
翻译：山寺小沙弥
审校：Nothing
科幻小说《The Expanse》描述了一幅关于人类200年后的景象：人们已经在月球和火星建立了“殖民地”，并把拓荒之手伸向了小行星带。
我们想要开发小行星带的原因有很多，但是目前看来主要的目的是采矿。与地球不同的是，地球上的贵金属往往埋在地下，而在小行星表面则有大量的金属，如黄金和钯。当然，它们也可以被用作为科学研究的前哨基地。
小行星带位于火星和木星之间，它们也绕太阳运行，科学家们普遍认为它们是行星的遗骸。虽然小行星带是小行星的主要来源，但小行星其实是遍布整个太阳系的。它们主有三种类：石质类，碳质类和金属类，大小从几百米到小房子的大小不等。
像行星资源公司和深空工业这样的公大司已经在投资小行星采矿，预计可以在2025年开采。然而，在小行星上建造居住点要比仅仅开采矿物资源要复杂得多。
国际空间站距离地球不到200英里;而小行星带在数百万英里之外
其中，小行星带附近的高辐射剂量将是主要难点之一，这些辐射主要来源于太阳辐射、木星的辐射，以及更多的宇宙射线。宇宙射线是高能粒子，主要是质子或高能核。哈佛-史密森天体物理中心的马丁·埃尔维斯解释道。在地球上，我们的大气层会吸收最危险的射线，而一个太空殖民地也需要类似的屏障。“一层厚厚的水或冰可以起到保护作用，但它必须有几米厚。”
与辐射一样，长期暴露在零重力或微重力环境下对人体也有害。北卡罗莱纳州立大学的助理教授、天体物理学家凯蒂·麦克说：“国际空间站上的宇航员每天都要用阻力机锻炼两个小时，但长期生活在失重状态下仍然会导致健康问题。” 任何长期的小行星定居都需要某种形式的人工重力来减轻这种影响——或许可以通过旋转整个定居点来实现。
当你越过火星的轨道进入木星和土星的领地时，你必须建立一个非常大的收集区域来利用太阳能——天文学家阿拉斯泰尔·雷诺兹
这个居住点还需要能量来源。大多数探测器和卫星都依靠太阳能阵列供电，但这对小行星群来说可能没有那么有效。“当你离太阳越远，‘平方反比定律’就会生效。”如果你的距离是太阳的两倍，同样大小的太阳能电池只能收集到四分之一的能量，”科幻作家、前天文学家阿拉斯泰尔·雷诺兹说到。当你越过火星的轨道进入木星和土星的领地时，你必须建立一个很大的收集区域来收集太阳能，但我并不认为这是一个大问题。
理想的小行星类型应该是碳质类，因为它们通常含有10%的水。“水在太空中很常见，因为它由宇宙中最常见的元素组成，”埃尔维斯说。水也可以分解成氧和氢，为你提供氧气。“而且，这颗小行星的厚度不能少于100米，这样它才能提供足够的辐射保护。”
居住地可以被埋在小行星的表面以下，这将提供辐射屏蔽。然而，在一颗小行星上挖掘采矿和挖掘居住地简直是天壤之别。“我们所知道的许多小行星都是非常松散的碎石堆，没有任何内在的结构完整性——它们并不是巨石，”雷诺兹解释道。“它们更多的是由它们自身的引力聚集在一起的巨大石泡或砾石。”
小行星的一个主要缺点是它们几乎没有重力，久而久之将对人类健康产生危害
这种物质整体性的缺失也意味着，任何试图旋转小行星的想法——人为地在小行星内部产生重力——都将使它受到额外的力，并可能导致它解体。因此，我们需要一些能提高小行星坚固性的方法。“你必须在不破坏结构完整性的情况下挖掘它，然后将它旋转起来，同时确保旋转不会对剩余的结构造成太大的压力，” 麦克说。
一种方法是在小行星周围搭建一个金属网或笼子来防止它解体。这个方法并不像它最初被提出时那样令人望而却步，因为小行星带中含有大量的金属类小行星和必要的原材料。
往返可能要花上几个月的时间，所以如果你遇到紧急情况，你必须在小行星上处理——天体物理学家马丁·埃尔维斯
小行星居住地面临的许多挑战与拟议中的月球基地相似。除了重力以外，唯一的主要区别就是距离。月球和国际空间站相对较近。月球离它最近的点只有225623英里(361000公里)，而国际空间站就在地球的大气层里。另一方面，小行星带距离地球约1.6亿英里(2.56亿公里)。
任何小行星的定居点都必须是一个封闭的生态系统，并且能够自我维持，因为来自地球的支持将是极其有限的。“往返可能需要几个月的时间，所以如果你遇到紧急情况，你必须在小行星上处理。”你将需要很多人，你不只是去那里找一个《星际迷航》的复制人，”埃尔维斯说。甚至，向地球发送信息也需要一个小时。
在小行星上建立居住地要比在火星上建立居住地困难得多
在小行星上建造定居点在技术上看来是可行的，但同时也存在着重大的工程挑战。相反，更有可能的是利用自动系统和无人机远程开采小行星上的资源。可能实现这一方案的一个方法是在火星上建立一个基地，该基地可用于协调小行星采矿工作。
“就重力而言，火星和月球都更适宜居住，而且利用现有的地下隧道进行辐射防护，”麦克说道。而且目前已经有6颗卫星可以用于通信，环境也已经被仔细的研究过。
有一些小行星围绕太阳以椭圆形轨道运行，它们的路径接近于地球和火星。如果我们可以掏空这些小行星，就能将它们当作一种新的运输工具，同时也可以保护宇航员不受辐射侵害，减少对燃料的需求。埃尔维斯说:“我们已经知道有十几个或更多的小行星可以很容易地在几年后用预期的技术推向这些轨道。”
还有人提议在火卫一建造一个太空港，火卫一是火星的卫星，有人认为它曾经是一颗小行星。这个太空港可以作为后来在火星上定居的跳板。
虽然行星是载人基地的首选目标，由于它们的重力和大气保护，我们可以很好地在小行星上建立居住地。然而，它们并不是特别舒适的居住场所。困难重重将让目前的我们放弃这些远大的想法。
原文链接：
http://www.bbc.com/future/story/20180612-will-we-ever-colonise-an-asteroid
互动问题
【互动问题：如果人类真的可以移居到小行星上，那么小行星上的生活会和地球上的生活有什么不一样？为什么？】
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编辑：山寺小沙弥
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