我们会殖民小行星吗?

●史春树 译 周周 编

小行星带富含贵重金属，目前已经出现小行星采矿的计划，但我们能否在小行星上建立殖民地呢?

科幻系列片《广阔》设定在200年后的未来：人类在月球和火星上建立了殖民地后，也开始在小行星带建立殖民地。

我们希望殖民小行星带的原因有很多，但主要的原因是采矿。与地球不同的是，地球上的贵金属往往埋在地下，而在小行星表面就有大量的金属，如黄金和钯。但它们也可以作为科学研究的前哨。

小行星带在火星和木星之间围绕太阳运行，被认为是一颗行星的残骸。小行星带是小行星的主要来源，小行星可以在整个太阳系中被发现，有三种基本类型：石质、碳质和金属质。它们的大小从几百米到小房子的大小不等。

像“行星资源”和“深空工业”这样的公司已经在投资小行星采矿，到2025年它们就能开始开采。然而，在小行星上建造定居点要比仅仅开采一颗小行星要复杂得多。

主要的挑战之一将是辐射对殖民地的影响。将会有太阳辐射、木星的辐射带和更多的宇宙射线。“宇宙射线是高能粒子，主要是质子或高能核，它们直接穿过你的身体，对你做坏事。”哈佛-史密森天体物理中心的马丁·埃尔维斯解释道。在地球上，我们的大气层吸收了最危险的射线，而一个太空殖民地也需要一个类似的屏障。“一层厚厚的水或冰可以作为保护设施，但它必须有几米厚。”

与辐射一样，长期暴露在零重力或微重力环境下对人体也有害。北卡罗莱纳州立大学的助理教授、天体物理学家凯蒂·麦克说：“国际空间站上的宇航员每天都要用阻力机锻炼两个小时，但长期生活在失重状态下仍然会导致健康问题。”凡是长期存在的小行星定居点都需要某种形式的人造重力来减轻这种影响——可能是通过旋转整个结构。

它还需要某种形式的发电。大多数探测器和卫星都依靠太阳能阵列供电，但这对小行星殖民地来说可能没有那么有效。“当你远离太阳，‘平方反比定律’就会生效。”如果你离太阳的距离是太阳的两倍，那么你将有四分之一的能量来自一个特定区域的太阳能收集板。科幻作家和前宇航员阿拉斯泰尔·雷诺兹说道。“当你越过火星的轨道进入木星和土星的领地时，你必须建立一个很大的收集区域来利用太阳能，但我不认为这是一个大问题。”

最理想的定居小行星类型应该是碳质的，因为它们通常含10%的水。“水在太空中很常见，因为它是由宇宙中最常见的元素组成的，”埃尔维斯说，“水也可以分解成氧和氢，让你呼吸氧气。”这颗小行星的厚度至少需要100米，才能提供足够的辐射保护。

定居点可以被埋在小行星的表面下，这将屏蔽辐射。然而，采矿和挖掘小行星比看起来要困难。“我们认为许多小行星都是非常松散的碎石堆，没有任何内在的结构完整性——它们不是巨大的大卵石，”雷诺兹解释道，“它们更多的是因自身的重力而聚集在一起的巨大气泡或砾石。”

这种物质一致性的缺乏也意味着，任何试图旋转小行星的企图——包括人为地在小行星内部产生重力——都将使它受到额外的力量作用，并可能导致它解体。因此，需要某种机制来提高小行星的耐久性。“你必须在不破坏结构完整性的情况下清空它，然后将它旋转起来，同时确保旋转不会对剩余的结构造成太大的压力。”麦克说。

一种建议是在小行星周围建立一个金属网或笼子来防止它解体。这并不像它看起来的那样令人望而却步，因为小行星带中有大量的金属小行星含有可以使用的必要材料。

小行星定居点面临的许多挑战与拟议中的月球基地相似。除了重力以外，唯一的主要区别是距离。月球和国际空间站相对较近。月球离地球最近的点只有361000公里，而国际空间站就在地球的大气层里。另一方面，小行星带距离地球约2.56亿公里。

任何小行星的定居都必须是一个封闭的生态系统，并且能够自我维持，因为来自地球的支持将是极其有限的。“往返可能需要几个月的时间，所以如果你遇到紧急情况，就必须在小行星上处理。你将需要很多人，不只是去那里找一个《星际迷航》的复制人。”埃尔维斯说。甚至向地球发送信息也需要一个小时。

在小行星上建造定居点在技术上看来是可行的，但同时也带来了重大的工程挑战。相反，更有可能的是小行星可以被自动系统和无人机进行远程开采。实现这一方案的一个前提可能是在火星上建立一个基地，该基地可用于协调小行星采矿系统。

“就重力而言，火星和月球都更适宜居住，而且能利用现有的地下隧道进行辐射防护。”麦克说。目前已经有6颗卫星可以用于通信，环境也得到了仔细的研究。

有一些小行星围绕太阳以椭圆形轨道运行，它们的路径接近地球和火星。它们可以被掏空，作运输用，同时保护宇航员不受辐射，并减少对燃料的需求。埃尔维斯说：“我们已经知道有十几颗或更多的小行星，它们可在几年后利用预期的技术进入这些轨道。”

还有人提议在“火卫一”建造一座太空港，“火卫一”是火星的卫星，有人认为它曾经是一颗小行星。这座太空港可以作为未来在火星上定居的跳板。

虽然行星是载人基地的首选地点，在它们的重力作用和大气保护下，我们可以很好地在小行星上建立殖民地。然而，它们并不是特别舒适的居住场所。这些好处将远远超过艰巨的挑战。