科普｜《太空将来时》：收好这份太空旅行指南，我们的征途是星辰大海

收好这份太空旅行指南，我们的征途是星辰大海。

点击进入喜马讲书频道页>>>

听书笔记  

作者赵洋是中国科学院的科技史博士，也是中国科普作家协会的会员。本书不仅介绍了人类航天事业的历史和现状，还描述了它未来可能的发展方向。

一，人类在太阳系中的发展前景如何？

第一，发展太空旅游业。2001年，美国富翁蒂托花了2000万美元，搭乘俄罗斯联盟号飞船，登上国际空间站度过了六天时间，成为了人类历史上第一位“自费”的太空游客。2016年，维珍银河公司开始预售太空船2号飞船的船票，能飞到地球上空100公里左右的亚轨道，全程3小时，定价是每张25万美元。到2030年，很可能你只需要花上1000美元，就能进行亚轨道之旅了。

除了几小时短暂的亚轨道之旅以外，真正的太空酒店也在紧锣密鼓的筹备中。2017年底，俄罗斯航天局公布了兴建太空酒店的计划，包括酒店的概念图和计划书。如果这个计划能够顺利执行，2022年，地球轨道上的第一家太空酒店就将开门迎客。与此同时，美国的比格洛航天公司也发布了在月球轨道上开设酒店的计划，开业时间同样是在2022年左右。

第二个发展前景，修建太空城。目前地球轨道上运行的空间站有两个——国际空间站和中国的天宫二号。从目前的趋势来看，空间站必然朝着大型化、易维护、自供给、更舒适的方向发展。1974年，美国普林斯顿大学教授奥尼尔首次提出了太空城的设想。奥尼尔认为，地球环境已经到了承载人类和其他生物发展的极限，如果人类要持续发展，途径之一就是移居太空，生活在一座座太空城中。

奥尼尔设想的太空城是由一对圆筒组成的，两个圆筒绕共同的轴心反向旋转，形成离心力来模拟重力。圆筒内壁上可以布置适合植物生长的设施，形成草地、森林、湖泊和河流。

第三个发展前景就是在太阳系中寻找更坚实的基地，人类把目光瞄向了月球和火星。

目前最有可能的是在月球上建立半永久性的基地。月球是距离地球最近的天体，也是人类迈向太阳系的第一个台阶。

美国休斯敦约翰逊航天中心负责人温德尔·门德尔曾向白宫提出建设月球基地的详细计划。首先，发射探月卫星勘测最佳建设地点；第二，向月球运送各种建筑设备，比如说起重机和挖掘机，用微波对地基进行硬化处理；第三，搭建临时工棚，因为月球上没有氧气，所以这个工棚肯定是加压密封的；最后，月球上的工人会开采利用月球岩石中的氧、铝、铁、钛和硅等资源，制造生活用的氧气和建设基地所需的金属、玻璃等原材料，然后逐步扩建基地。

有了月球基地以后，人类在太阳系中的下一个目标是征服火星。

我们对征服火星的终极憧憬是对火星的地球化改造。就是用技术手段把火星变成适合人居住的第二个家园。

火星地球化最关键的一点就是利用太空反射镜将阳光反射到火星极冠，蒸发火星上的冰，包括二氧化碳形成的干冰和水凝结而成的冰，同时通过化工厂制造并释放温室气体。通过这些措施，只需要200年左右，火星赤道的平均温度就将上升到0度以上，这意味着火星上第一次有了稳定的液态水供应，植物也可以在室外生长。

接下来，火星开拓者将大规模种植各种植物，绿色植物的光合作用会将二氧化碳逐渐转化成氧气，最终火星移民可以丢掉面罩和氧气瓶，在火星的大气中自由呼吸。

第四个发展前景是小行星开发计划。

小行星是一种环绕太阳运动的天体，它的个头比行星小得多。目前已经在太阳系内发现了大约70万颗小行星，其中大部分的直径都在100千米以下。小行星上蕴含着巨量的财富，因为它们蕴含着铁、镍、锰等基础工业材料和铂、铱、钯等珍贵的铂系金属。

2012年，《阿凡达》导演卡梅隆就在西雅图飞行博物馆召开了新闻发布会，宣布成立一家行星资源公司，把小行星上的水和贵金属作为开采对象。2018年年初，这家公司的一颗迷你卫星已经顺利发射升空，它将为未来的小行星探测飞船奠定技术基础。对人类来说，小行星无异于一座座遥远但确实存在的金山，有人预测，21世纪上半叶的太空竞赛将发生在小行星上。

二、在实现这个蓝图的过程中，需要解决哪些问题？

首先要解决的难题，是怎么获取强劲的推进动力？

未来要造出更强的火箭，核聚变能可能是最现实的选择。早在上世纪70年代，美国人就提出了核聚变火箭的设想。它的核心原理是利用核燃料产生高温等离子体，为航天器提供推力。

1960年，另一位美国物理学家巴萨德另辟蹊径，提出了“巴萨德冲压发动机”的构想。它的理论基础是，恒星间并非完全的真空，通常都有一种稀薄的物质弥漫其间，这就是星际物质。如果能采集星际物质作为发动机燃料，那么航天器的续航能力可以达到无限远。

第二个问题是如何实现燃料补充。

最近几年，针对尺寸较小的卫星加油技术成为了各国研究的热点。截至2018年年初，全世界先后发射了近两万颗卫星，糟糕的是，这些卫星基本上是一次性的。2016年，NASA与一家商业卫星公司签订了总值一亿多美元的合同，希望建造可移动的太空“加油站”，延长在轨卫星的寿命。

第三大难题是太空垃圾。航天史上，太空垃圾造成的事故和灾难屡见不鲜。2009年，美国的铱星-33就和俄罗斯的一颗报废卫星在太空中相撞，这是人类历史上第一次整颗卫星相撞的事故，可以预见，随着发射的航天器越来越多，这样的事故绝不会是最后一次。更糟糕的是，太空垃圾互相碰撞，产生的碎片会引发更多的连锁撞击，最终可能在地球周边形成一个垃圾带，彻底封锁人类朝太空前进的脚步。

科学家提出了很多清理太空垃圾的办法。比如说，利用激光扫帚把垃圾推开或者气化；还有太空垃圾网，也就是利用高强度纤维编织的大网拦截太空碎片；或者发射主动式的卫星清洁工，这种卫星会主动飞到大块的太空碎片附近，把它抓住。当然，所有这些方法都是亡羊补牢，最根本的办法还是从源头减少垃圾。

第四大难题是外来物种入侵。飞船带回的外星物质可能污染地球；人类发射的太空飞行器也可能污染其他行星，破坏当地的原生环境，造成难以预测的后果。

为了避免这种双向的污染，联合国颁布了《外层空间条约》，规定所有发往其他天体的探测器都必须进行消毒处理，这项措施被称为“行星保护条例”。从太空返回地球的宇航员也需要接受严格的检疫隔离。

太空探索的最后一个难题，就是远离地球的拓荒者需要承受心理和生理上的挑战。

根据在太空生活时间长度的不同，航天员需要面对航天运动病、生物钟紊乱和肌肉萎缩等生理健康问题。除了生理问题以外，航天员还可能产生心理上的困扰。NASA的研究表明，理想的航天员候选人最好是“善于社交的内向者”，这样的人既能和他人友好相处，乐于合作，又能忍受太空生活的寂寞与孤独。

解读 | 阳曦

飞行器设计专业，科幻作者，科普及幻想文学译者

播音 | 张帆

策划编辑 | 陈艳

音频编辑 | 秦亚希