投递人 itwriter 发布于 2019-01-15 16:07 原文链接 [收藏] « »

  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。

  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:

  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)。

  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。

  如果要长期生存,火星表面和月球表面没有太大的差别,一样充满来自宇宙空间的有害辐射。如果要殖民,在没有浓密大气的条件下,只能在地下生存,因为唯一有效阻断辐射的办法就是厚的材料,即土壤(或大气)。地下的生存环境更温和,几乎没有温度变化,辐射很弱。

  如果要在地下生存,月球更好。因为月球更小,重力小,任何工程消耗的能量少,在地下洞穴中,支护洞穴需要的材料强度要求低,用量少。表面建设施也更容易,且没有大气的破坏,建好后几乎不需要维护。

  月球的优势还包括:

  1、距离地球近,优势巨大。开始的时候,必然有大量设备货物运输,月球火星差别太大。

  2、距离太阳更近,太阳能板效率高,能源充足。

  3、没有大气是一个重要的优势,包括:

  a) 没有腐蚀,侵蚀,大气环流带来的灰尘问题。

  b) 真空环境,可以开发基于真空环境的冶炼,加工技术。这类技术在地球上只有附加值极高的情况下才会使用,但是在月球上,各种真空加工技术,如焊接,镀膜,活泼元素加工,都非常简单。

  c) 因为没有大气,可以直接利用电磁轨道加速发射进入太空,根本不需要火箭技术。因为月球重力小,降落也可以采用向空中抛洒粉尘辅助降落,所以也会比火星降落简单。

  4、月球上的地质活动已经停止,不用担心地震,再加上重力小,可以大量开发地下空间,也可以开发尺寸很大的空间,让人们感觉更空旷,更舒适。

  5、在地下空间中,由于自然存在重力约束,可以很容易地维持较大密度的空气。星球表面的空间站或者太空的空间站只能在狭小空间中做到。

  6、只有具备了较大的空间,才能谈论生物圈。几个气泡是肯定不行的。这也是生物圈 2 号失败的原因,生物圈需要足够的复杂性和体量。

  7、月球芯部有大量各种金属。由于月芯温度已经不高,而且固化,我们可以直接钻探到芯部,以获取大量地球上难以开采的贵金属,如钌、铑、钯、锇、铱、铂等。

  月球的不利因素之一是昼夜周期长。所以开始的时候,最好的地点在南北极附近,这里不但有月球上最重要的资源——水,还因为月球的自转倾角小,有些地方常年都可以被太阳照射到,也就是没有夜晚。也可以稍微建高一点,反正月球重力小,又没有风雨。以后可以全球电力联网,反正人在地下活动,上面是白天还是晚上并不重要。

  至于氦三,到现在为止,看不出有什么意义,还极难开采。

  火星还有一个劣势是她的轨道偏心度大,自转轨道倾角也大,因此季节变化就很大。考虑到火星的一年是地球的两年多,季节变化更极端,定居点就会有很长一段时间很难熬。

  因为现在我们很快将跨入人工智能时代,如果不考虑住人,上面提到的火星表面上的优势都没有了。月球是唯一的选择。根本不需要考虑。火星矿产开发和冶金都很困难,因为能源不足。

  所以,无论住人不住人,月球都是人类宇宙开发前哨站的第一选择。火星有可能是第一个改造成能住人的星球,但是必然在大规模开发月球之后。

 
来自: 腾讯科技
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