如何殖民谷神星?_风闻

原创：牧夫天文

文章来源：Universetoday

原作：MATT WILLIAMS

编译：张雨荷

校译：牧夫天文校对组

编排：王璞

原文链接：

https://www.universetoday.com/143011/how-do-we-colonize-ceres/

在太阳系中火星和木星的轨道之间，是人们熟悉的小行星带。在这片区域内，存在着超过1.5亿颗直径不小于100m的天体，而其中最大的便是谷神星（Ceres）。谷神星是一颗矮行星，它的直径约为９４０千米，是小行星带中唯一一个经历了静水平衡成为球形的天体。

考虑到谷神星优越的地理位置和得天独厚的自然资源，有人提出了在谷神星上建立人类殖民地的想法。谷神星可以成为小行星开采项目的基地，也可以作为人类文明的前哨站，推动着人们向太阳系的更远处前进。

那么，是否有可能在谷神星冰冷的表面上建立殖民地呢？

2015年5月黎明号宇宙飞船拍摄的谷神星

图片来源 NASA/ JPL/Planetary Society/Justin Cowart

科幻小说中的描写

在科幻小说中，谷神星常常被描绘为人类在太空中的停靠站或是基地。谷神星最早出现是在1898年美国天文学家兼作家加勒特·瑟维斯创作的小说 《埃迪森征服火星》之中，里面描绘了火星人和来自谷神星的巨人交战的情景。艾萨克·阿西莫夫早期的一些作品中也提到了谷神星，在小说中它是人类的殖民地和瞭望站。

L.尼尔·史密斯1981年出版的小说《维纳斯带》描绘了谷神星上的一个地下城，它由几个小的殖民区和站点相连而成。另外，他于2009年出版的小说《谷神星》也聚焦于这颗矮行星。

在詹姆斯·科里（作者丹尼尔·亚伯拉罕和泰·弗兰克的笔名）撰写的《利维坦觉醒》和《苍穹浩瀚》系列的书籍中，谷神星是人类主要殖民地的所在，人们在这里对小行星带中进行的采矿作业工程进行协调。殖民地位于地表之下的隧道之中，通过加速旋转可以提供约0.3 倍重力加速度的人造重力。

可能的方法

殖民谷神星和殖民其他天体例如月球或是水星有许多相似之处。简单来说，需要建立一个能在大气稀薄或是完全没有大气的条件下生存的居住区。这意味着需要增加气压、同时保证殖民区内高度绝缘和密不透风，还需要能够承受天体表面的极端低温。

这些居民区可以建立在陨石坑内，然后用穹顶结构进行密封。我们可以利用从小行星带中开采出的浮土在冰层附近3D打印出地基和建筑结构。冰和有机分子可以就地取材，以提供水和养分。这些养分与水和浮土结合后，将能够提供食物种植所必要的土壤。随着水冰、矿产、二氧化硅和其他原材料的本地供给，殖民区将能够逐步实现一定程度的自给自足。

此外，也可以考虑在谷神星冰冷的地壳内建立一个殖民区。倘若能够实现谷神星的加速旋转（尽管这本身就是一个重大挑战），那么将能够借助天体旋转产生的离心力为殖民区提供人造重力。

潜在的优势

作为小行星带中最大的天体，谷神星有着不错的殖民潜质。它可以作为小行星开采的主要基地和交通枢纽，以便于将从小行星带采集的资源运向火星或者运回地球。它也可能成为前往外太阳系的飞行任务中的补给站和加油站。

由于谷神星表面重力很弱，谷神星的逃逸速度也非常低，仅为0.51 km / s。这意味着从谷神星表面发射飞船所需的推进剂和能量要比太阳系中的其他天体少得多。因此，谷神星与其他行星之间的往返交通并不需要太高的成本。

谷神星丰富的资源储备也是它拥有如此吸引人的殖民潜质的原因之一。水冰的存在意味着殖民地在很大程度上可以自给自足，当地居民能够自己制备氧气、饮用水和灌溉种植物。甲烷和氨气的存在还可以用于制造燃料、氮气，或者帮助建立其它行星表面的殖民地。

这些从谷神星或是周边小行星带上取得的资源也可以用来建造殖民地，这意味着不需要从地球或是小行星带以外的其他地方往谷神星运送物资。

黎明号宇宙飞船拍摄的谷神星东、西半球地形图

图片来源 NASA/JPL

面临的挑战

谷神星虽然是小行星带中最大的天体，却比太阳系中的大多数天体小得多，而且质量较轻。谷神星的直径为940千米，约是月球的一半。但是，由于谷神星主要由水冰和密度较小的物质组成，其质量仅为月球质量的1％。

这导致谷神星表面的重力很弱，仅为地球重力的3％。换句话说，生活在谷神星表面的人们将几乎完全处于失重状态，在谷神星上居住所带来的生理影响将与长期生活在国际空间站中的宇航员受到的生理影响极为相似。

这些生理效应包括肌肉减少、骨骼密度下降、视力降低、器官功能减弱、心血管疾病，甚至影响心理健康。因此，为了使人们不必考量在谷神星上的停留时间长短所带来的生理影响，适当的医疗措施或是某种形式的人造重力（如离心机或增加旋转速度）是必不可少的。当然，这些措施还需要解决重力过小对繁育后代的影响。

虽然可以在当地采集建立殖民地所需的必要资源，但是殖民谷神星仍然需要高昂的成本。在考虑任何飞行任务之前，我们都需要考虑能够执行长时间深空飞行的飞行器。这可能需要用到热核或者核电助推（NTP/NEP）的概念，或是需要其他更先进的推动装置。

开启太阳系探索旅程的热核火箭概念图

图片来源 NASA

我们不得不承认，在小行星带内建立永久殖民地的尝试需要等待相关基础设施首先在月球、火星或是二者之间的其它地方试点成功之后才能进行。否则这一任务将耗资巨大，还有可能在未来的飞船到达和提供补给之前先宣告瓦解。

但是随着科技的发展和地球附近殖民地的建立，在谷神星上建立殖民地将是下一个顺其自然的选择。它不仅有助于小行星带的经济开发，还将成为探寻外太阳系的踏板，助力人们在木星卫星或者太阳系更远的地方建立殖民地。

『天文时刻』 牧夫出品

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美术家的外星球殖民概念

图片来源 NASA