科技 | 地球的“银河帝国”之梦

个人就像一支队伍，对着自己的头脑和心灵招兵买马，不气有召唤，爱自由。from 刘瑜

点击上方【PICTURELANDMG】关注我们

未来我们的时代一定是星际时代
文/吴梓谦

20世纪50年代，著名科幻作家阿西莫夫在代表作《基地》中，曾经描绘过一幅宏大的图景：在遥远的未来，人类遍布银河系中2 500万颗行星，形成了一个真正的银河帝国。

时隔半个多世纪后的今天，当我们现实地审视人类在太空探索领域所取得的进步时，恐怕还是不得不承认，“银河帝国”仍是一个非常遥远的梦。不过，我们完全可以一步一步地不断接近，直至实现这个梦。

最开始的一步，必然是从现有的航天事业开始，对太空移民所涉及的技术课题进行基础性研究，除了新型推进系统等太空探索领域共有的课题，还包括与太空移民密切相关的其他课题，如太空生态圈、太空生物学、人造重力等。空间站将在相关研究中发挥重要作用，比如使其运行姿态变成自转，就可以产生离心力，模拟重力环境。

再进一步就是月球移民。月球上有充足的太阳能和氦3资源，可以为移民提供足够的能量；同时，目前的探测已经证实，月球岩层中有水存在。月球移民定居区最好的选择是建在地下，因为月球没有大气，磁场也很弱，表面完全裸露在太空中，缺少对于宇宙辐射的天然防护。

紧随月球移民之后，就是在地球轨道上建立太空城。建造同样规模的永久居住地，太空城的技术难度要高于月球。首先，月球上的建设是在1/6的地球重力下进行，在这样的重力环境下开掘地下城所需的土木工程和岩层掘进都是比较成熟的技术。

而太空城是一个庞大的空壳结构，高度封闭，要承受内部大气压和自转产生的强大离心力，这对于材料和建设工艺都是巨大的挑战。其次，太空城内部气候的调节、对辐射和陨石的防护，技术难度也都大于月球地下城。

太空城和月球移民有一个共同的巨大优势，就是殖民地距地球较近，这就使得殖民地可以部分或全部由地球的补给来维持。但这样由母星供给维持的状态并非真正意义上的太空移民。太空移民必须建立起自给自足的生态系统，或者说建立一个小地球。这是巨大的技术挑战。

在美国亚利桑那沙漠中进行的“生态圈一号”和“生态圈二号”实验表明，建立体积有限的自循环生态系统非常困难。也许，要使一个封闭的生态系统长期维持下去，其体积和容量必须大于某个临界值，而这个值也将是太空移民需要考虑的一个重要参数。

所以，太空城和月球殖民地应该逐渐减小对地球供给的依赖，最终建立完全可以自给自足的人工生态圈。这将是人类太空探索的一个里程碑，也将使真正的太空移民成为可能。

真正的太空移民很可能从火星移民开始。火星有大气层，是太阳系中气候与地球最接近的行星，火星上的居住条件比月球优越得多，而且，火星陆地广阔，地形多变，殖民地有充分的发展空间。不过，火星距地球较远，往返航行的时间要以年计，火星移民只能依靠火星资源自给自足。

在更前方召唤我们的，则是向太阳系外的星系移民。在太阳周围15光年的范围内，有五十多颗恒星，但在人类掌握恒星际航行技术之前，飞船到达这些恒星都需要漫长的时间，航程甚至得延续千年以上，所以，恒星间的移民也就等同于向飞船上移民，飞船本身就是移动的殖民地。

一次星际航行已经不是一个有始有终的过程，而成为另一段在太空中不断延续的人类历史。在太空深处航行的飞船，已经和它出发的世界本身一样，成为永久的存在，成为人类在宇宙中的一个不断远去的寄托。永恒的星舰漂泊可能成为人类文明的一种正常生存状态。

那什么时候才能开始我们的星际殖民呢？

短期内恐怕难以实现。以现有技术水平，人造航天器飞行40光年大约需要几百万年，差不多与类人猿进化到现代人的时间跨度相当。

美国科学家发表报告说，他们利用设在夏威夷的“凯雅克”天文望远镜发现了这颗“迄今发现最像地球的星球”。它是个多岩石的星球，位在天秤座距离地球约20光年。它环绕着天秤座中的红矮星(恒星的一种) gliese 581运行。这个星系内迄今共发现6个行星，天文学家把这颗新发现“ 超级地球”命名为gliese 581g。 

然而，对于这一发现，美国《国家地理杂志》却送上一盆冷水，文章称，与我们这个绿色星球不同，环绕它的3颗行星如用肉眼观察，都是黯淡无光甚至漆黑一片。而且，距离较近的两颗行星与月亮一样有潮汐锁定，阳面永远是白天，阴面则是永夜，前者太烤，后者太荒凉，只有两区域交界处才可能存在生命。

更何况，依据现有的科技水平，人类从地球赶到“三兄弟”的家里，还需要数百万年。

德国《焦点》周刊说，5月2日是令地球人兴奋的一天，因为科学家们找到了“地球的兄弟”，但事实上，这并不是第一次。说到科学家发现地球的第一个亲人，时间还要追溯到5年前。

“双胞胎”

2011年12月5日，这对地球来说是值得纪念的一天——科学家们为它找到了第一个失散多年的亲人：开普勒-22b。

这个被称为地球“双胞胎”的行星距离地球约600光年之遥，体积是地球的2.4倍，表面温度约为21摄氏度，非常适宜生物居住。此外，这颗行星上还可能有液态水，而液态水被科学家视为生命存在的关键指标。它还像地球围绕太阳运转一样，每290天环绕着一颗类似于太阳的恒星运转。

“新姐妹”

　　“人类走向找到类似家园又近了一步”——2013年4月18日，NASA宣布发现第三颗“新地球”。NASA开普勒望远镜项目首席科学家博鲁奇当时说：“这是我们到目前为止发现的最适合居住的行星。”

位于太空中的“宜居带”意味着它们表面可能有液态水，而水是生命存在的必要条件。如果行星距离恒星太近，上面温度太高，海洋可能沸腾；如果太远，海洋就会被冻结。这两种情形都不适合生命存在。

“大表哥”

去年7月，NASA宣称发现地球的“大表哥”、系外行星开普勒-452b 。这颗类地行星与地球相似指数达到98%，距离地球1400光年，绕着一颗与太阳非常相似的恒星运行。

开普勒452b的体积是地球的1.6倍，其直径比地球大60%。开普勒452b公转一圈是385天，因此，它也被称为地球2.0版本。NASA的科学家们表示，目前这颗行星已经存在与其所处的行星“宜居带”超过60亿年，这比地球的时间要更长，因此认为这颗行星具备生命存活所必备的条件。

移居有戏？NO！

发现了“另一个地球”，是否就意味着人类有移民其他行星的可能性了呢？

答案是：短期内恐怕难以实现。以现有技术水平，人造航天器飞行40光年大约需要几百万年，差不多与类人猿进化到现代人的时间跨度相当。

北京市天文馆馆长朱进认为，目前星际移民绝对不可能，人类现在没有能力离开太阳系。开普勒只能观测到行星的大小，以及距离恒星有多远，所谓和地球类似的大气、液态水、生物，“这些开普勒都无法更进一步地观测到，只具有一颗卫星发射能力”。

也有专家表示，新发现值得科学家继续跟踪、观测、求证。中国科学院紫金山天文台研究员王思潮在南京表示，就目前人类已知、能够适应的环境而言，适宜移居的星球最好具备合适温度、液态水、岩态圈层等条件。新发现的潜质“地球”优越性在于相对较近。

这次发现地球“三兄弟”开辟了地外生命研究的新领域，未来研究前景广阔。不过，这一发现只是起步，后续研究还将持续数年。今后，科学家们将观测这些行星上是否存在水和甲烷分子。

“如果我们想找到地外生命，这是我们最该开始的地方”。人类对于宇宙的探索是无止境的，发现类地行星仅仅是个开始，我们何时才能到地球的“亲戚”家去做客还需要好好准备。不过，可以预见，一段伟大的旅程就在前方。

采编：吴梓谦

审稿：雅兽

排版：Ida