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春節快過膩了?不妨關心下太空探索


腦極體對於我們這些生活在地球一隅的碳基生命,平常日子裏都在拘泥於眼前的苟且,操心著工作加班、升職加薪,關心集五福、薅羊毛、聊八卦,合成一個大西瓜……玩遊戲可能太費時間太費神,那不妨...

- 2021年2月20日00時55分
- 科學文摘 /

腦極體

對於我們這些生活在地球一隅的碳基生命,平常日子裏都在拘泥於眼前的苟且,操心著工作加班、升職加薪,關心集五福、薅羊毛、聊八卦,合成一個大西瓜……

玩遊戲可能太費時間太費神,那不妨在這閑暇時間裏,抽出幾分鐘時間,跟我們一起將視線從地球望向太空,去探索下星空中的詩和遠方。

這一次,咱們聊聊人類的星際探索計劃。

第一站,去月球采礦

去年12月底,我國的嫦娥五號探測器順利登陸月球並帶回來2千克的月壤。中國探月工程的成功讓開發月球的話題變得火熱起來。

眾所周知,在上世紀六十年代,美國就展開了一系列載人登月的“阿波羅計劃”。阿波羅計劃一共曆時11年,耗資255億美元,成功登月6次,帶回382公斤的月岩。由於耗資巨大,此後美國再也沒有執行第二次登月計劃。久遠的年代加上極高的保密性,使得外界一直認為是美國政府聯合好萊塢導演的一場騙局。

一個有趣的細節是,在上世紀七十年代,中美建交之際,美國將1克月岩作為建交禮物送給了我們。這次中國探月工程的首席科學家歐陽自遠就親自測量過這部分月岩,並發表過多篇論文,從證據上證明了美國登月的真實性。而這一次,嫦娥五號采用的登陸及返回的方式也都是和當年阿波羅計劃采用的月球軌道集合的方式是一樣的,從技術手段上驗證了阿波羅計劃的真實性。

盡管阿波羅計劃之後,美國至今再無派人登陸月球,但並不代表美國對月球就沒有想法了。要知道,美國政府每年在NASA(美國國家航空航天局)投入的預算,仍然遠超世界所有其他國家投入航天領域的總和。NASA不僅在花費巨資培養著進行太空競賽的科學家隊伍,也在著力培養著更具效率的私營航天公司,比如馬斯克的SpaceX和貝佐斯的藍色起源都是NASA的供應商。

重返月球,美國政府其實早已在謀劃之中,而這一次的目的則是在月球建立永久生存基地,並進行月球開發。2019年5月,美國公布了一項“阿爾忒彌斯計劃”,准備在2024年之前將兩名宇航員送上月球,並著手建立月球基地。

去年隨著美國大選的臨近,特朗普政府為增加其連任的資本,開始加快推動關於月球資源開采的一項國際協議,NASA將這項新的月球開采國際協議稱為“阿爾忒彌斯協議”,試圖利用國家法框架,賦予成員國在月球基地建立“安全區”的權利,賦予一些私營公司展開對月球礦產資源的所有權。到去年的10月,美國已經和英國、澳大利亞等七個國家簽署了該協議,幾個協約簽署國單方面宣布以美國為主導展開月球開發,並可以由美國決定其他國家是否有月球資源的開發權。

顯然,這仍然是美國霸權思維的一貫延伸。按照聯合國1967年一致通過的《外層空間條約》規定,各國不得通過主權要求、使用或占領等方法以及其他任何措施,把包括月球和其他天體在內的外層空間據為己有。但法律背後體現的意志通常來自於國家實力,今後幾年關於太空開發的相關國際法律就將提上議事日程,而月球就是這場太空競賽博弈的起點。一旦一些充滿霸權色彩的法律慣例就此形成,很難說未來以國別或者國家聯盟開展的太空開發不進入到一場類似世界大戰之類的泥淖當中。

所以,無論如何,中國要在這場決定太空開發格局的競賽中贏得話語權,並且以月球開發為基礎,構建一個全人類都能受益的太空開發的良性框架。

值得一提的是,全世界任何的個人都可以從一家叫作“月球登記處”的美國公司那裏購買月球上的地皮以及擁有該地皮下的5公裏以內的礦產。目前,在這家公司購買月球地皮的除了美國的一眾名流政要外,就屬印度人最多了。

比如一家公司的創始人利用聯合國《外層空間條約》沒有規定私人不能宣稱地外空間的主權的漏洞,給聯合國寫去一封信,要求以個人身份代理月球地產業務。當然聯合國方面並沒有回複這封信,所以這位創始人就默認他被允許出售月球地皮了。

如果這都可以,那麼有一天這些買主們真的踏上月球,是不是要到月球的法庭上打官司,為自己爭取當年那幾十美元買來的月球土地呢?

說回美國的“阿爾忒彌斯計劃”。根據NASA的計劃,月球上擁有高達450億噸的稀土資源,除此之外,月球土壤中還含有豐富的氦-3,用氘和氦-3進行的氦聚變可作為核電站的能源,使其成為一個太空“加油站”,使未來的火星登陸任務成為可能。因此,月球被美國視作是進行外層空間開發的關鍵戰略資源,並且是進行火星探索的“基地”。

在搞清楚人類對於月球的計劃和爭奪焦點之後,我們下一站前往火星。

火星,人類最可能的第二故鄉

2020年,可以說是人類火星探索的一個大年,中國、美國、阿聯酋在短暫的夏季窗口期裏接連發射各家的火星探測器。就在這個春節期間,隨著這些探測器陸續達到火星軌道,我們已經開始陸續看到這三家探測器在火星執行任務的實際進展,比如天問一號已經發回了首張火星黑白圖像。

阿聯酋的火星氣象探測衛星的主要價值在於它是阿拉伯世界的第一個跨星際的探索任務。而中國的探測器則非常值得關注,如果一切順利,我們將是全世界第一個在一次任務中就完成環繞、著陸和巡視這三個關鍵任務的國家。

對於美國探測器來說,這一次的探測仍然是前期火星探測計劃的延續,值得關注的熱點是“毅力號”准備在火星進行第一次無人直升機飛行。要知道,在火星那種大氣層稀薄的地表起飛,其實是非常考驗無人機的飛行實力的。

在對太陽系各大行星的探測當中,相對地球來說,火星雖然有著非常嚴酷的自然環境和比地球小得多的重力條件,但卻是所有外地外行星中最不差的那個。

相比金星那種地表高達400多度的酷熱煉獄,冰冷的火星更適合人類的生存和環境改造,畢竟一個星球升溫比降溫所要消耗的能量更少一些。但是火星的溫差要比月球好太多,至少還能存留主固態水,火星土壤中的水,大氣裏的二氧化碳,都給人類制造生存所需的燃料、氧氣提供了不竭的能源。

科學家預測,火星很有可能就是地球衰老之後的樣子,這意味著火星上面可能存在過生命,至少是低級生命。這一次,美國的“毅力號”探測器會降落在一個巨大隕石坑裏,目標是尋找火星古代存在生命的證據。如果在這個火星古代湖泊的探測中,真的發現火星古微生物的“痕跡”,那麼,人類地外生命的探索將邁出一大步,同時也意味著人類在宇宙中真的並不孤獨。

我們知道,目前在載人登陸火星計劃中呼聲最高的就是埃隆·馬斯克的SpaceX公司。在最近SpaceX的“星艦”原型SN8測試爆炸之後,馬斯克在推特歡呼“火星,我們來了”。

馬斯克的“星艦”思路仍然和獵鷹系列運載火箭一樣,通過可重複利用的運輸飛船,將人類一批批送往火星,從而大幅降低火星殖民的成本。從2019年1月,SpaceX就開始了漫長的“星艦”原型測試之路,就在剛剛爆炸的SN9旁邊就矗立著新的SN10。之所以如此緊迫地進行實驗,一方面是SpaceX確實大幅降低了原型測試的成本,一方面是為了兌現在2024年的首次載人火星試飛。

根據馬斯克曾經透露的計劃,SpaceX計劃打造1000艘“星艦”火箭,然後每次在地-火窗口期發射升空運送10萬人前往火星,最終在2050年左右運送100萬人前往火星生活,從而可以在火星維持人類的可持續發展。

先假設人類可以在未來的百年時間裏大規模前往火星,並且在火星建立生存基地,那麼,接下來最主要面對的一個問題將是火星和地球之間的隸屬關系。在科幻美劇《無垠的太空》當中,由於地球一直視火星為自己的殖民地和資源的生產地,定居於此的火星人開始不滿於和地球的不平等關系,繼而發生與地球的軍事對立和冷戰。

顯然,這一種曆史觀假設自有其根源,在人類向新大陸進發的時候,即使是屬於同一信仰、同一文化系統的種群,也會因為利益和資源問題發動戰爭,一如當年的美國。

在馬斯克主導的這場人類前往火星殖民的計劃中,他認為火星應該實現全民普遍的自治。但未來火星的居民很難說不受地球的影響。

想要說服未來的“火星人”和地球人能夠長久保持共同的政治共同體和密切的經濟科技來往,向著太陽系更深處探索並進行更廣闊的跨恒星探索,可能是為數不多的理由。

邁向遙遠星河的迷航

在弗裏曼·戴森提出“戴森球”的四年後,也就是1964年,前蘇聯天文學家尼古拉·卡爾達舍夫提出了標志宇宙文明等級的“卡爾達舍夫等級”。卡爾達舍夫用掌控不同等級能量的技術來衡量一個文明先進等級的標准:“一級文明”可以主宰這顆行星以及周圍衛星的能源;“二級文明”能夠收集整個恒星系統的能源;“三級文明”可以利用銀河系系統的能源而為其所用。

目前來說,地球的人類文明正處在邁向“一級文明”的技術爆發階段,距離達到“二級文明”,也就是“戴森球”所設想地充分利用恒星系統的能源級別更是遙不可及。

就現實來說,我們對於太陽系的探索開發,仍處在非常早期的萌芽階段。從今天我們地球的科技水平來講,登陸並殖民火星已經是人類的極限了。

目前,我們也只有派出一系列探測器,全速飛離太陽系,但都在失去電力後與地球失聯,徹底成為星辰大海中的一員。迄今為止,好像也只有美國的“旅行者一號”探測器在2014年真正離開了狹義的太陽系,而在1990年2月,旅行者1號在距地球64億公裏之外回望故鄉,拍攝了那張著名的照片——“暗淡藍點”,可以說代表了從宇宙視角下來觀測地球的最珍貴的一個瞬間。

旅行者號用了40多年飛行了270億公裏,但是要真正的跨出廣義的太陽系,至少還需要幾百年時間,但是根據推測,在銀河系的2000億顆恒星中,能夠滿足類地行星的數量可能達到數十億個,而人類已經通過天文望遠鏡觀測到的類地行星也已經有十來個。就像《流浪地球》當中,劉慈欣給人類選擇目的地是比鄰星的環繞軌道,距離太陽4.24光年,是距離太陽最近的恒星,人類拖家帶口地整體移民搬遷到臨近恒星,確實可謂是對人類未來最浪漫的想象。

希望看到征服太陽系,甚至前往太陽系以外的其他恒星,其實代表了人類精神的一種強迫表現——因為我們可以看見,我們就認為自己應該只身前往。就如登山領域著名的那句箴言:“我為什麼爬山,因為山在那裏。”

不過,《流浪地球》給了我們一大提醒:人類想要生存,必須要和地球這樣級別的生態系統綁定在一起才可以。這源於人類這個碳基生物的脆弱。因此,在未來的太空探索中,更可能是采用無懼太空極端環境,可以自修複、自我生產的人類賽博格分身。比如類似“戴森球”的計劃,將人類文明從一個恒星躍遷到另一個恒星。就如同細胞繁殖,讓銀河系充斥人類的智慧痕跡。

但是,隨著人類文明不斷向太空延伸,還有一些更加棘手的問題會出現。如果人類的太空探索計劃最終成功,但因為短暫的生命無法經曆起數以百年、千年的星際探索周期,我們自己將進化成怎樣的生命體?既然人類無需將自己的肉身投向星際,那麼我們是為了保存什麼東西?一種人類的智慧共同體嗎?如果宇宙自然而然地演化,誕生出智慧生命,以此來主動改造整個宇宙空間,那麼,這背後到底又體現著怎樣的意志?

還有回到現實,在達成這些宏偉的太空探索的藍圖之前,我們人類能不能保護好這顆藍色星球,能不能克制自身,避免陷入毀滅性的人為爭端中?

好了,最後再回到當下,回到這個不能回家的春節。不妨趁著假期尾聲,好好放松身心,投入到新一年的工作生活中。

從宇宙的視角回來,也許會讓我們擁有好好保存肉身與靈魂的決心,以期能夠親眼見識人類的太空移民。


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