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移民太空的理想与现实(1)
http://www.100md.com 2016年12月1日 《百科知识》 2016年第23期
     2016年10月17日7时30分,搭载着神舟十一号载人飞船的长征二号F遥十一运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空,约575秒后,神舟十一号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将景海鹏和陈冬两名航天员送入太空。10月19日凌晨,神舟十一号载人飞船与已经在轨运行一个月的天宫二号空间实验室交会对接,形成组合体。景海鹏和陈冬入驻天宫,开启中国航天员迄今最长太空驻留。

    移民太空的多种理想

    神舟十一号在广袤的太空追寻天宫二号并与之会合、对接又一次让国人和地球人关注一个既是人类美好的理想,也是可能的现实——移民太空的其他星球。而且,早就有人提出这样的设想并描绘了美好的蓝图。

    美国太空探索技术公司(SpaceX)的CEO伊隆·马斯克于2016年9月底在墨西哥瓜达拉哈拉举行的国际宇航大会(IAC)上公布了该公司的火星移民计划,在约10年时间里将人类送往火星,最终建立火星殖民地。
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    太空探索技术公司已经在2015年12月21日实现了“猎鹰”9号火箭第一级首次发射、回收,同时也是人类第一个可实现一级火箭回收的轨道飞行器。但是,此后的2016年1月17日,该公司发射的搭载一颗海洋观测卫星的“猎鹰”9号火箭第一级海上回收尝试却失败了。

    现在,马斯克的太空探索技术公司打算开发大型火箭和飞船,打造一个星际运输系统,将人类送往火星。星际运输系统由一枚超重型火箭,一艘客运飞船和一艘货运飞船组成,每次可以运送100名乘客和大量货物。从地球出发到火星将需要80~150天的时间,但是,经过改进,未来这一过程将缩短至30天左右。该计划最早于2024年实施,费用约为每人20万美元。

    马斯克解释移民火星的原因是,地球上很多物种最终都走向了灭绝,如果人类不想重蹈恐龙和渡渡鸟的覆辙,就需要移民到其他星球上。同时,美国国家航空航天局(NASA)也有这样的移民计划,但时间要比太空探索技术公司的晚10年。而且,美国国家航空航天局将支持太空探索技术公司最初飞往火星的任务。
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    提出移民太空计划的不只是太空探索技术公司,实际上移民太空已经成为一个竞争性项目。2016年10月11日,国际航天研究中心创始人伊格尔·安舒贝利博士也宣称,将于2017年发射卫星,创造独立的太空国家“阿斯伽迪亚”(Asgardia),公众可以通过阿斯伽迪亚项目网站注册成为其公民,开放的名额为10万人。

    安舒贝利是一名俄罗斯科学家,也是维也纳国际航天研究中心的创始人,最近当选联合国教科文组织“太空科学”委员会主席。安舒贝利称,他们的团队计划进行的前期工作将会是利用最先进科学技术创造一个保护全人类的屏障,阻挡来自太空的人为或自然的威胁,其中包括太空垃圾、太阳耀斑、行星撞击。

    太空中有超过2万件可追踪的人造垃圾,包括老旧的太空飞船和火箭部件。此外,自然物体也给地球上的生命带来威胁。例如,2013年坠落在俄罗斯车里雅宾斯克的陨星导致1100人受伤,4000栋建筑损毁。

    建立太空国阿斯伽迪亚的目的是保护地球免受小行星的毁灭性撞击,也是创造太空中的和平,防止地球上的冲突蔓延至太空。
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    移民的风险

    现实的情况是,移民太空有风险,报名需谨慎。马斯克也承认火星首航“死亡风险高”,对于参与太空探索技术公司的火星之旅的任何人,该公司并不能为他们的生存提供100%的保证。由于伤亡的风险很高,只有做好牺牲准备的人才有可能成为候选人。

    移民太空最大的风险是什么?首先就是辐射风险,这是让人受伤和死亡的最大威胁。移民火星要经受的辐射有两种,一种是长期存在的低剂量银河系宇宙线(GCR),另一种是有可能短期出现的太阳高能粒子(SEP),后者与耀斑及日冕物质抛射等太阳活动有关。

    银河系宇宙线是高能量、高穿透性的粒子,这些高能粒子包括少量所谓的重离子,也即没有电子陪伴的原子核。重离子导致的生物伤害要比其他类型的粒子更严重。但典型的太阳高能粒子能量较低,意味着它们不及银河系宇宙线对人的伤害。

    遗憾的是,如果移民火星,火星上的辐射主要是银河系宇宙线。研究发现,火星缺乏磁场(磁场为地球提供了另一个保护层),而且火星的大气层只有地球大气层厚度的1%,但是火星的大气层还是拥有一个巨大的屏障来阻挡快速移动的危险宇宙粒子。
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    美国国家航空航天局发射的“好奇”号火星车(探测器)飞行了5.63亿千米才于2012年8月6日到达火星,在火星的伊奥利亚平原着陆。火星车上的辐射评估探测器(RAD)测量了火星表面的宇宙线辐射剂量,结果令人鼓舞,宇宙线辐射剂量只有星际空间中的一半,约每年0.28~0.73西弗,这对人体来说是可以接受的。

    通俗地讲,人体暴露在这样的辐射剂量下36个月而不采取任何措施,患上严重辐射病的概率只有1%。这似乎为人类登上火星扫除了最主要的障碍。但是,一个重要的问题被忽略了,即人们移民火星的路途上如何避免更为强大的辐射,主要也是宇宙线辐射。“好奇”号火星车是2011年11月26日启程的,到达火星用了近9个月(253天)的时间。正是在这个火星之旅中,美国西南研究院研发的辐射评估探测器在太空舱内部对银河系宇宙线和高能粒子辐射环境进行了细致的测量,一项研究结果于2013年5月31日发表在《自然》杂志上。

    根据辐射评估探测器对火星车的太空舱内部的探测发现,就累计辐射剂量而言,前往火星的途中,人们相当于每五六天接受一次全身CT扫描。火星车在巡航途中接受的银河系宇宙线照射剂量相当于每天1.8毫西弗。如果采用现有航天推进系统往返火星,在往返途中接受的总辐射剂量大约是0.66西弗。, http://www.100md.com(向阳)
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