放弃火星,让我们殖民金星!
2018-08-24
火星上极其稀薄的大气,微弱的阳光,对于未来殖民先锋来说,需要携带的物资实在太多。而在地球内环运转的金星,既有稠密的空气,又有充足的光照,甚至在其大气层50千米高度处,气温20℃,富含水分和二氧化碳,简直就是天然的温室。更重要的是,比起火星,金星离地球更近,往返只需440天(往返火星需要650天至900天)。
地球的孪生兄弟
金星是一颗类地行星,因为它的大小、质量、体积,以及到太阳的距离,均与地球相似,所以经常被称为地球的孪生兄弟。它的直径是12,092千米(只比地球少 650千米),质量是地球的81.5%。
但是金星表面的状况与地球完全不同,金星大气稠密,且其质量96.5%是二氧化碳,其余的3.5%是氮气。它有着四颗类地行星中最浓厚的大气层,行星表面的大气压力是地球的92倍。表面的平均温度高达462℃,是太阳系最热的行星,比最靠近太阳的水星还要热。
虽然它可能曾拥有过海洋,且外观与地球极为相似,但是受因失控的温室效应导致的温度上升影响而全部蒸发掉了。由于缺乏行星磁场,水受光照分解成氢和氧,而自由氢又被太阳风扫进星际空间。金星表面是干燥的荒漠景观,点缀着定期被火山刷新的岩石。
前苏联曾发射探测器到访金星
早在冷战年代,NASA忙于登月计划时期,金星殖民计划就已提上日程。前苏联也曾发射多艘无人探测器到访金星。
在那个军备竞赛太空争霸的年代,NASA有充足的资金支持,民众对太空探索的热情也空前高涨。按照当时的计算,利用阿波罗计划的硬件设备,即便核动力引擎研制成功,经过400天的漫长太空旅行,三名宇航员仅仅能够对金星进行短暂的近距离观测——45分钟至2天。因为花费太大,听上去不是那么合算。
历史上较为著名的金星探测器有前苏联的“金星13号”和“金星14号”,美国的“先驱者-金星1号”、“先驱者-2号”以及“麦哲伦号”
然而充足的光照,富集的碳,适宜的温度,0.9g的重力加速度(地球重力加速度为1G),一切都那么诱人。不只是科幻作家,科学家们也一直未曾放弃论证将科幻变为事实。
金星行动概念计划
鉴于金星表面极端险恶的环境,人类还需要相当长的一段时间才能踏上这颗星球。美国航空航天局也因此打算在金星上空建造一个可供人类居住的天空之城,当然了,终极目标是永久定居。
由戴尔·阿尔内和克里斯·琼斯组成的研究小组正在对这一构想进行探讨,他们是来自美国航空航天局兰利研究中心系统分析与概念理事会空间分析部的研究人员。他们认为,在实施火星登陆任务之前,先将人类送往金星的做法更靠谱一些。
该计划被命名为“高海拔金星行动概念(HAVOC)计划”。它由一系列任务组成,一开始是发射一个机器人进金星大气层探路。然后是30天的绕金星轨道载人任务,以及30天的大气层停留任务,随后的任务会有一对乘员在大气层中停留一年,最终在漂浮的云城里会有人类永久性驻留。
金星云端飞艇城市效果图
这些任务将启用用于进行大气层探索的载具:充氦的太阳能飞艇。飞艇顶部覆盖超过1000平方米的太阳能电池,底部悬挂一个冈多拉形吊舱装仪器,飞艇会被折叠收纳在飞船里先期发往金星,宇航员随后乘坐转运载具,在金星轨道和飞艇会合。
机器人飞艇有固特异飞艇的一半大,其燃料为氦。载人飞艇长约130米,表面装有太阳能电池板,底部悬挂刚朵拉(意大利威尼斯的一种特殊的水上交通工具,是一种小船)吊舱装置。
可以想见,将飞船弄上金星绝非易事。载人任务需要在金星轨道上进行对接,飞艇将被折叠起来装在飞船里先期送达。人类随后乘坐传送器(坐落于美国航空航天局的深太空栖息地)前往,并在金星轨道与飞艇会合。
飞艇下方挂有二级有翼火箭。等到了前往地球的时候,乘员进入火箭前端的小座舱,从飞艇上丢下,噗噗着射上轨道。乘员在轨道上和转运载具会合,乘它前去地球。最后阶段是在地球轨道上和着陆舱对接,坐它在地球着陆。
飞艇将装在气动外壳里以7200米/秒的速度戳进金星大气,接下来气动外壳减速到450米/秒,然后放出降落伞进一步减速
因为根本就不会在金星表面着陆,“着陆”过程会相当的极端。
飞艇会被装入减速伞中以7200米/秒的速度进入金星大气层。在接下来的7分钟内,减速伞的速度降至450米/秒,并打开降落伞以进一步减速。关键时刻到了,减速伞脱落,飞艇展开、膨胀,并继续以100米/秒的速度在大气层中降落。随着飞艇的膨胀变大,其受到的托举力和阻力都将增大,直到不需要降落伞的帮助。此时,降落伞被抛弃,飞艇完全膨胀。如果一切顺利的话,它将慢慢飘至并悬浮在金星表面以上50千米处。
飞艇下方挂有二级有翼火箭。等到了前往地球的时候,乘员进入火箭前端的小座舱,从飞艇上丢下,噗噗着射上轨道。乘员在轨道上和转运载具会合,乘着它前去地球。最后阶段是在地球轨道上和着陆舱对接,坐着它在地球着陆。
金星赤道附近的风速为100米/秒,在这里,宇航员可以乘风而行,只需110小时就可以绕金星一圈。宇航员可以在飞艇内对周围环境进行观测以完成最终任务,也可以携带小型着陆器对灼热的金星表面进行探测。
人类改造后的金星假想图(假设其自转未受改造影响)
按照科学家们的评估,“HAVOC计划”比载人火星任务耗时更短。计划可预期的技术难点则包括:如何在金星大气准确地为飞艇充气(时机不合适则可能机毁人亡)、如何避免金星大气内的硫酸损坏太阳能板等。无论严肃看待“HAVOC计划”的想法有多么合理,很显然,要想实现这样宏大的计划还将有大量的工作需要去做。
HAVOC之后,或许人类将像建造空间站那样,在金星大气层中建造供人类长期值守的基地,甚至建造小型漂浮的城市。金星拥有丰富的二氧化碳和光照,因此人类可以利用光合作用来制造食物甚至燃料。听上去一切都那么自然。其实这样的想法,早在冷战时期,前苏联科学家们就已经探讨过了。
2 0 1 0年诺奖得主,大气化学家保罗·克鲁岑提出:向金星大气注入大量的二氧化硫,并向太空排放二氧化碳,让其重返原始地球时期的样貌,从而实现金星大气降温,减速温室效应。
20世纪90年代,科学家保罗·伯奇曾提出了一种更为激进的方法:从巨大的气态行星木星或土星提取氢气,并注入金星大气。大量的氢气将和金星大气中海量的二氧化碳反应,并生成纯碳和水。如果注入40,000,000,000,000,000,000千克氢气,产生的水将覆盖80%的金星表面。