尋找移民火星的“制勝秘籍”

尋找移民火星的“制勝秘籍”

正如網(wǎng)絡(luò)、電子郵件等技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)變得可行的“制勝秘籍”，太空工業(yè)經(jīng)濟(jì)也離不開一些關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)讓未來火星移民基地的補(bǔ)給成為可能。

美國行星科學(xué)家PhilipMetzger認(rèn)為移民火星的3項(xiàng)“制勝秘籍”是能為航天器提供能源的小行星采礦技術(shù)、太空天線的3D打印技術(shù)以及向地球輸送清潔能源的技術(shù)。

小行星采礦技術(shù)

關(guān)于小行星采礦已出現(xiàn)了一個(gè)商業(yè)案例。這一案例中，航天器被發(fā)送至距離地球表面35400千米的地方，圍繞用電推進(jìn)技術(shù)進(jìn)入地球靜止軌道的傳統(tǒng)衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)，在6個(gè)月至12個(gè)月內(nèi)可以去往任何地方。但實(shí)施這項(xiàng)研究的衛(wèi)星公司花了很多間接費(fèi)用，卻沒有獲得任何收益。

Metzger曾計(jì)算過，除開制造小行星采礦的飛船、燃料倉庫、星際交通船以及三者運(yùn)行的費(fèi)用，在一定參數(shù)條件下，都表明該衛(wèi)星公司可以盈利。他也提出了一種利用小行星采礦的方法：一艘飛船挖掘小行星上的巖石，并從中提取巖石中與粘土以化學(xué)方式結(jié)合的水分子。接著，飛船將獲得的水送到繞軌道飛行的倉庫中，在那里，水被分解成氫和氧，而氫和氧可以作為火箭燃料。一艘星際交通船將收集這些燃料，并與最近發(fā)射的衛(wèi)星會(huì)合，然后將這些燃料注入該衛(wèi)星，使其有足夠的動(dòng)力進(jìn)入最終軌道。

“若上述過程能在一周內(nèi)完成，可為這家衛(wèi)星公司節(jié)省數(shù)億美元。”Metzger說。

太空天線的3D打印技術(shù)

人類對(duì)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的需求量平均每10.5個(gè)月就翻番，在十年內(nèi)，人類需要克服互聯(lián)網(wǎng)最大容量的限制。由于企業(yè)建設(shè)光纖電纜的速度完全跟不上需求量增加的速度，因此SpaceX、OneWeb等太空公司計(jì)劃發(fā)射數(shù)千顆小型的互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星，進(jìn)入約1200千米高的近地球軌道以保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。

近地軌道上，小衛(wèi)星的旋轉(zhuǎn)速度比地球的旋轉(zhuǎn)速度快，所以它不會(huì)在同一個(gè)地點(diǎn)逗留太久。這意味著，近地衛(wèi)星不得不將數(shù)據(jù)傳遞給在它身后的其他衛(wèi)星，數(shù)千顆小衛(wèi)星將形成一張網(wǎng)絡(luò)。不過，由于小衛(wèi)星的容量有限，為應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸量的增加，整個(gè)“衛(wèi)星艦隊(duì)”將在同一時(shí)間被取代。

Metzger設(shè)想，將小行星中得到的金屬礦用作在太空中3D打印大型互聯(lián)網(wǎng)天線的原料。

在太空中進(jìn)行3D打印的技術(shù)早已實(shí)現(xiàn)。憑借NASA（美國航空航天局）資助的2000萬美元，太空制造公司MadeIn Space正與其他兩家機(jī)構(gòu)合作，致力于Archinaut計(jì)劃。該計(jì)劃的目標(biāo)是在太空建造一臺(tái)3D打印機(jī)，用于在太空中裝配大型且復(fù)雜的建筑物。

3D打印天線將在離地球約35406千米的靜止軌道上繞地球旋轉(zhuǎn)，與地球的旋轉(zhuǎn)速度保持一致。因此，每一顆互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星都將被“固定”在地球上的一個(gè)或多個(gè)地區(qū)。如果要求某個(gè)特定城市如芝加哥的數(shù)據(jù)容量增加，那么衛(wèi)星能通過調(diào)整帶寬提供更多的容量。

向地球輸送清潔能源的技術(shù)

然而，解決地球的數(shù)據(jù)需求并不能解決我們面臨的所有計(jì)算機(jī)問題。一些半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)和半導(dǎo)體研究公司在2016年的報(bào)道中提到，2040年，計(jì)算機(jī)將用盡地球上所有可以利用的能源。人類需要在地球以外的地區(qū)找到可持續(xù)性的能源供應(yīng)。

2012年，JohnMankins獲得了NASA創(chuàng)新先進(jìn)理念項(xiàng)目的資助，將他的設(shè)想“在太空中擺放一系列可移動(dòng)的薄鏡將太陽能反射入地球”付諸研究。NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前雇員Mankins提出將地球生產(chǎn)的鏡子發(fā)射入太空。不過，由于花費(fèi)較大，這些計(jì)劃難以吸引投資者。而如果在太空中生產(chǎn)鏡子，將是最經(jīng)濟(jì)的方式。

如果開始第一項(xiàng)“制勝秘籍”，通過小行星采礦獲得推進(jìn)劑，它將帶領(lǐng)人們開始第二項(xiàng)“制勝秘籍”，即在太空中制造超大型天線。于是，人們無需向太空中發(fā)射任何東西，就能建造出太空太陽能系統(tǒng)。

“最后，你會(huì)得到一條完整的供應(yīng)鏈。”Metzger說，太空中的行業(yè)越多，制造飛船、移民火星就會(huì)變得越容易。（據(jù)天空聯(lián)盟公眾號(hào)）