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将来人类探索太阳系时,会把水星作为“前哨基地”吗?

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发表于 2021-5-2 16:00:41 | 显示全部楼层 |阅读模式

将来会有许多太空空想家在关注水星,因为这颗资源丰富的行星离太阳很近,而且它拥有大量的能源。现在让我们想象一下,水星将怎样成为我们探索太阳系及其他星系的跳板。

阶段 1确定基地

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水星,太阳系中距离我们最近的行星,对我们来说曾经是个谜。多年来,由于水星离太阳太近,天文学家不绝无法观测到它。但太空期间的到来改变了这统统。美国航天局的信使号于2004年发射,信使号是第二个探测水星的探测器。2011年至2015年,“信使”号对水星举行了轨道探测,并发回了地球数据,使我们第一次对水星有了正确的认识。

特异行星

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水星每88个地球日绕太阳一圈,每59个地球日自转一圈。直到20世纪60年代,科学家们才知道这些基本领实。假如你站在水星外貌的任何地方,你不会看到太阳每59个地球日升起一次,因为水星年(88天)太过短暂。由于水星离太阳太近,潮汐力锁定了水星的自转周期:三个水星日即是两个水星年。结果是:无论你站在水星外貌的什么地方,你只能每176个地球日才能看到一越日出。假如你真的能站在水星上,粗略地看一看,水星大概看起来像月球:一个小的、没有氛围的世界,布满岩石的外貌被巨大的古代陨石坑扭曲。但在水星外貌的不同位置,地貌细节因成分不同而不同。水星外貌的一些线性悬崖状的特性就像风干后苹果外貌的皱纹。一些科学家推测,这种水银景观的形成雷同于苹果的氛围干燥过程:当水银冷却时,水银会收缩1公里,从而产生皱纹。

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水星引力大概会让你大吃一惊。虽然水星只比月球大一点点,但水星的引力是月球引力的两倍。和地球一样,水星曾经是一个有着铁和岩石地幔的物质世界。与另一个年轻天体的剧烈碰撞大概剥离了水星的大部分地幔,使水星拥有一个超等铁芯和更高的行星密度。假如你能站在水星上,你在水星上看到的太阳将是地球上太阳的两倍大。水星没有大气来掩护你,大概在晚上为你保温。中午,水星的外貌热到足以融化铅。午夜时分,水星的外貌温度突然降落到零下173度℃. 绝不奇怪,信使的设计考虑到了这些极端挑衅,“信使”号被阳光照射的火线温度可以达到300度℃, 而未袒露在阳光下一侧的绝大多数部件温度都接近室温。

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你大概以为人类不大概在水星居住。但事实并非如此。水星的自转轴险些没有倾斜,因此水星没有季候分别。这意味着在水星南北极,大概会有太阳永远无法照耀的陨石坑“信使号在水星上发现了一个奇迹——水冰,水冰是由彗星撞击水星并冻结在陨石坑的永世阴影中的。这些冰大概为将来的水星定居者提供生命支持。但是,除了科学探索和一些极端的旅游目的之外,我们尚有没有别的理由去水星呢?

阶段 2 建立太空港

这大概看起来很奇怪,但水星有大概是一个采矿好行止。假如我们想脱离地球生存,一个日益大规模的行星际文明无疑需要资源(原材料和能源)。水星有充足的能量-强烈的阳光。在水星上1平方米面积的太阳能电池所捕获的能量,在地球上需要6平方米的太阳能电池才能捕获。

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谷神星(Ceres)经常被吹捧为网络资源的候选行星,但在谷神星上,太阳能电池需要达到60平方米才能达到划一水平。

资源丰富

说到资源,我们非常关注采矿对地球的影响——环境本钱。别的,将从地球网络的资源发射到太空的费用也非常昂贵。因此,最好在太空中利用局部材质。这一愿景大概离我们越来越近。由美国国家空间学会发起的“空间发展同盟”已经成立。他们正在向国际组织申请立法和订定发展目的,以便开辟空间资源。但是,去哪里采矿呢?一眼看上去最显着的选择是月球。

虽然月球缺少像水这样的挥发性物质,但它的外貌布满了有用的东西,如氧、钙、镁、钾,甚至钛、铝等金属。水星地幔的成分非常相似。因此,在月球上开辟的采矿技能可以很轻易地转移到水星上。别的,水星接收到的大量太阳能可以用来推动采矿项目,也可以用质量加快器向太阳系各个部分发射资源包。

质量加快器是由美国闻名科幻作家阿瑟·克拉克起首提出的一种电磁弹射器。用它来开辟遥远的水星要比用它在地球外貌刻伤疤轻易得多。水星巨大的焦点重要是铁,但它也富含其他金属。在水星上的一些地方,地表以下600公里是焦点。月焦点较小,大概在月球外貌以下1400公里。

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当然,尚有更多富有想象力的想法。水星的阳光可以作为一种自由的推进机制。想象一下一个坚固、轻巧的太阳帆,它大概可由开采于水星的铝制作。

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当阳光照射到太阳帆的反射面上时,会产生一种光压——光子从太阳帆外貌反弹,推动太阳帆前进。效果很小,但它是有用的、一连的和免费的。在地球等阔别太阳的地方,直径800米的太阳帆接收到约5牛顿的光压,相当于美国宇航局“黎明”号飞船上利用的低离子驱动发动机的推力。

离太阳越近,推力就越大。在水星附近,实现这种推力所需的太阳帆直径不到400米。假如想驾驶太阳帆到海王星,太阳系中最遥远的行星,最好先去水星,获得更多的加快度,接着再向外飞。总有一天,水星大概会成为太阳系中最大的船坞和紧张的太空港。让我们展望将来,我们的空想将更加大胆。

阶段 3 把水星改造成地球

我们能把水星酿成第二个地球吗?把不适宜居住的世界酿成像地球一样适合居住的世界,叫做地球化。一般来说,地球变化的目的被以为是火星。但是水星确实有一些天然的优势,甚至比火星还要好。

大胆假想

物理学家、科幻作家罗伯特·霍华德在1984年的科幻小说《蜻蜓飞翔》中,提出了在水星上建造并发射太阳帆飞船的假想:“一个非常巨大的机器,依赖非常巨大的光束,把机组甩向太阳系以外。霍华德假想的推进体系的焦点是1000个激光站,每个直径30公里,环绕水星运行。它们一起捕获太阳能并将其转化为激光束。综合能量相当于地球接收到的太阳总能量的1%,动员直径1000公里的太阳帆快速前进。

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然而,水星在将来大概会有更大的奇迹。我们能把水星酿成第二个地球吗?把不适宜居住的世界酿成像地球一样适合居住的世界,叫做地球化。

一般来说,地球变化的目的被以为是火星。火星的轨道与地球相当。火星日的长度与地球日相似。火星也有一些生命的必要条件,比如水和碳。但是水星确实有一些天然的优势,甚至比火星还要好。水星相对较强的引力至少能固定部分引入的大气。水星也有一个相对较强的磁场。

它没有地球磁场强,但比火星或金星强。水星的磁场大概是其巨大铁心的产物。就像地球上的环境一样,这样的磁场大概有助于从水星外貌转移有害的太阳辐射。

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另一方面,将水银的液态铅和真空外貌转化为地球环境是一个巨大的挑衅。为了模拟阳光普照的地球外貌,水星入射的阳光必须减少约84%。也许你可以用一个巨大的偏振器来实现,但是镜子必须和水星一样宽。汞缺乏水分和其他挥发物。即使水星极地有水冰沉积,其数量也可以忽略不计。让一颗直径300公里的土卫六(土星卫星)的崩溃大概会满意这些需求。但即便如此,地球上的生命仍将受到水星日夜循环的影响。不过,上述问题也可以通过利用环绕水星轨道的空间屏蔽或空间镜来办理。

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一个更恒久但更复杂的办理方案是加快水星的自转。同样大胆的做法是,将水星拖离太阳更远,就可以办理光线过多的问题。这些想法在科幻小说中被探讨过。比方,发射大质量物体(如月球碎片)穿过行星,利用天体引力场旋转或拖动行星。将来的文化,比我们现在先辈得多,大概会想出更好的主意。水星离太阳更近,看起来像玉轮,它好像令人扫兴地成为地球化的目的。然而,汞是如此丰富的潜伏矿物质和能源。有朝一日,水星将在行星际发展以致行星际文明的创建中发挥如此紧张的作用,这样一个难以想象的项目将被比我们更丰富、更强大的将来文明所考虑和实施。


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