为了在陌生的太阳系中开拓新世界,我们需要耐心和智慧。如果能够掌握地球化改造策略,数十亿颗行星都有可能成为人类的新家园。
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我们最近研究了星际殖民可能采用的策略。这个话题非常宏大,因此我们决定将抵达太阳系后的具体行动留到第二部分讨论。今天,我们将探讨在到达另一个太阳系后,如何将其转变为新家园。截至目前,虽然银河系中可能存在许多适宜居住的星球,但尚未在其他星球上发现生命,而且这些星球与地球的动植物完全兼容的可能性不大。即使找到理想的星球,进行殖民也未必明智,因为从地球一个大陆到另一个大陆,入侵物种就可能造成严重破坏。
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正如我们今天将要讨论的,将岩石行星改造成像地球一样并非殖民者的唯一选择,事实上,这样做很可能要推迟到未来。抵达新太阳系后,您的首要目标必须是补给。星际旅行可能需要几十年甚至几个世纪,无法中途停留。虽然理论上可以携带建立殖民地所需的一切,但我们必须假设,除非我们已经非常擅长就地取材和生产设备,否则任何星际殖民任务都难以实现。我认为这是一个稳妥的假设,因为在到达目的地后,如果无法就地生产所需物资,派遣殖民者出去无异于进行残酷的实验。
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除非在下一个世纪或两个世纪内,因太阳系内发生某种灾难(例如黑洞入侵),人类不得不孤注一掷地尝试建立第一个星际殖民地,否则在我们尚未在本太阳系的各个行星、卫星和小行星上积累一些经验之前,很难想象有人会派遣星际殖民舰队。此外,银河系中有数十亿颗恒星等待殖民,我们可以预见,第一批尝试可能在知识和技能有限的情况下进行,但这仅是总体战略的一部分。即使我们明天就派出殖民船,抵达后依然需要很长时间才能进行就地开采和制造。
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这里假设没有超光速旅行,即旅行速度低于光速。我们将在本集的剩余部分保持这一假设。举例来说,如果明天有人像彼得·汉密尔顿的《联邦传奇》里那样,在车库里制造出一个传送门装置,那么我们就可以像《星际之门》那样,直接从地球传送到新星球。这种情况下,可能会有许多鲁莽、不成熟的殖民尝试。不过,通过传送门,他们可以直接从地球运送所需物资,甚至可能建立一个永久性的传送门,配备铁路、电缆和管道,从而简化殖民过程。
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甚至暗物质目前看来,除了产生重力之外,作为材料几乎没有其他用途。
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事实上,鉴于我们对暗物质的了解甚少,它甚至不会与自身发生相互作用。因此,如果能找到操纵暗物质的方法,这种物质可能被制成超致密材料,成为为卫星或小行星等较小天体增加质量、提升重力的理想材料。这一技术还可用于提升或降低局部区域的引力。
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正如我们在《月球:巨型城市》中所见,一个文明的技术水平决定了其采用何种殖民策略。例如,如果一个文明能够打开虫洞,将宇宙空间完全隔离,并从中吸取物质和能量,他们就能大规模制造行星和恒星。尽管旋转式太空栖息地看似更为经济,但拥有无限物质和能量获取能力的文明可能更倾向于前者。
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人类以及各种植物、微生物和动物在新星球上的实际需求也存在许多未知之处。我们倾向认为,在重力、温度和日长与地球相似的星球上,生命能更好地生存。
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这一假设在一定程度上是合理的,因为地球上的生命起源时,太阳比现在暗得多,大气层和日长也有显著差异。我们认为,地球早期的一天可能只有短短4小时,直到被另一较小的行星撞击,形成了月球。随着月球逐渐合并并缓慢地潮汐锁定,总是向地球展示同一面,地球的自转周期也因此变慢。
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我见过的最佳模型之一表明,当基本生命出现时,地球的自转周期约为12小时;随着光合作用的出现,允许生命直接利用阳光提供能量,自转周期延长至18小时;直到20亿年后真核细胞出现时,地球的自转周期才变为21小时。所有这些都表明,生命可以适应不同的日长,因为生命曾经适应过各种环境,而且我们已经知道有些生命形式可以在低压或零重力下茁壮成长。
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但我们对此应保持谨慎甚至怀疑的态度,因为大多数生态系统的平衡极为脆弱,稍有变化就可能被打破。某种特定的生命形式,甚至整个生态系统,或许能够应对海洋盐度的轻微变化,但一旦生态系统发生变化,可能会迅速崩溃。因为某些生物会因此获得优势或受到限制,进而成为超级捕食者,消耗所有食物资源,导致其他生命形式失去赖以生存的食源。这也是为什么在进入新系统时,必须在第一天就补给物资。为了让生态系统正常运转,需要足够的空间来创建旋转栖息地,这些栖息地必须经过精确校准,以模拟地球环境,并在其中安置生态系统。
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旋转栖息地远胜于在行星上建造穹顶并试图孕育新的生态系统。
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地球化改造本质上会对当地星球造成破坏,即使是在典型星球上进行微小的地球化改造,也可能引发类似核战争、恐龙灭绝的小行星撞击或二氧化碳排放那样严重的后果。你或许会尝试通过原子弹爆炸或改变小行星和彗星的轨道来进行地球化改造,但这些方法既不实际,也无法有效利用资源。正如我们在《核地球化火星》中讨论的,利用核弹改造火星所需的爆炸当量远远超过冷战时期核弹头的供应峰值。改变山峦的高度或冰块的运动方向也并非易事;制造数十亿平方公里的太阳镜或遮阳板来调节行星温度,同样不是一个可行的选择。
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不过,在这种情况下,仍有一些更为简便的方案。例如,你只需在拉格朗日点放置透镜或碟形反射镜。进入太阳系时,可能已经部署了大量太阳镜或集热器,用于减速,并允许后续的载人任务或机器人补给船以更高的速度沿着巨大的星际激光高速公路航行。这些能量可以全部或部分、在特定时间内被重新定向,用于为你的星球或初始工业提供能源。
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一切取决于你的目标、技术水平以及你所处的特定星系。但总体而言,最有可能的策略是:在靠近太阳的位置部署大型激光和电力传输阵列,并选择拥有大量卫星的气态巨行星或冰态巨行星作为殖民舰队的初始着陆点。
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一个拥有大量冰和岩石的外卫星,安全地位于行星的辐射带和大部分重力井之外。这样的卫星,甚至是更大的卫星,实际上并不需要担心重力井的问题。尤其对于具备制造星际飞船能力的文明来说,从这些邻近卫星来回运输材料既快捷又经济,或者将材料运送到行星周围的特洛伊小行星上。
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在小行星和卫星的质量方面,我们的太阳系几乎无可比拟。通常情况下,卫星和小行星的质量可能相差一个数量级,从类似地球大小的可居住卫星,到几乎没有可用原材料的小行星。我们的太阳系小行星带的总质量甚至不及十大卫星中的任何一颗,而所有十颗卫星加起来的质量也不及地球。
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通过增加卫星和小行星的数量,甚至接近使像火星这样的行星拥有类似地球的重力所需的质量,虽然在理论上可行,但实际上难以实现。因此,一方面,即使一个恒星系统拥有极少的卫星和小行星,对于某些高度发展的工业来说,这些资源也是绰绰有余,足以解决殖民整个太阳系的问题;另一方面,如果缺乏一个或多个靠近地球的行星,则限制了诸如复制地球等选项。在早期阶段,所需的能源和廉价原材料主要依赖于较小的卫星和小行星,这些天体正是满足这一需求的最佳来源。
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能源问题相当棘手,因为这取决于你掌握的最佳能源技术。你的最佳能源可能并不是最便宜或技术最先进的。例如,尽管你拥有高效的聚变反应堆,但考虑到每瓦特能源更易于批量生产和维护的优势,你可能仍会选择太阳能集热器。或者,你拥有核聚变反应堆,但其体积过大,无法满足大多数应用需求,因此更倾向于使用铀、钚或钍的小型模块化裂变反应堆。
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另一个选择是制造微型黑洞发生器,向其中注入物质。这些发生器可以部署在气态巨行星的轨道上,当物质落入发生器时,通过虹吸作用缓慢地产生电力,并根据需要将电力传输到附近的卫星上。事实上,拥有如此充足的能量时,你甚至可能决定通过剥离气态巨行星的气体,直到只剩下核心部分需要冷却并转化为岩石行星,或者制造质量略低于地球的黑洞,并在每个黑洞周围建造壳层世界。具体方法可参见《巨型地球》和《黑洞殖民》两集。
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丰富且廉价的能源为星际殖民提供了许多令人印象深刻的途径,这是在讨论星际殖民时不可忽视的因素。这与我们太阳系早期进行的行星际努力不同,因为星际殖民飞船本身可能需要极其巨大的能量。殖民舰队抵达遥远恒星附近,强烈暗示他们具备随时大量产生能量的能力,因此在今天的讨论中,考虑这一点至关重要。
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而其他技术则没有如此明显的能量需求暗示,对遗传学、生物学以及先进自动化技术的深入了解也是如此。殖民者很可能已经掌握了上述所有技术,否则他们不会选择进行太空殖民。尽管在《银河爬虫化》一集中,我们探讨了缓慢且低科技的选择,但一旦开始开采当地的小行星和卫星,可能需要依赖先进的自动化技术来帮助建造和运营殖民者使用的机器。随后,便可以开始建造旋转式栖息地的外壳,并准备将其作为当地生态系统的孵化器。
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在旅途中,飞船上可能不会配备大型动物园和完整的生态系统,即便有,也会尽可能简小,并依赖大量冷冻或数字存储的DNA和样本。
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我们常常讨论旋转栖息地在模拟地球环境方面的优势,这些栖息地能够精确再现地球的重力、昼夜循环和温度。然而,它们同样可以模拟适合地球化改造的其他星球条件。例如,若某个星球的一天有26小时,重力为81%,你可以利用旋转栖息地来测试特定生态系统在这些条件下的表现。甚至可以同时进行数百个独立实验,每个实验都在各自的圆