2022年9月12日,藍色起源公司的一枚新謝潑德號火箭在發射后不久便宣告失敗。據悉,在升空僅僅1分鐘后,該火箭的助推器引擎突然意外起火,隨即飛船(未載人)立即觸發中止發動機系統,將艙體從發生問題的火箭上噴射出去,隨后飛船在降落傘的牽引下安全著陸。這是藍色起源公司向公眾開放服務以來發生的第一起重大事故,而美國聯邦航空管理局隨即叫停了該公司的后續發射計劃,以確定與事故有關的任何系統、流程或程序是否會影響公共安全。
2022年9月12日,藍色起源公司的一枚新謝潑德號火箭在發射后不久出現意外
無疑,此次火箭發射的失敗對于“藍色起源”是一次挫折,但是該事件通過媒體的報道也讓杰夫·貝索斯創立“藍色起源”的愿景變得更加廣為人知,那就是“奧尼爾圓柱體”太空城才應是人類未來的歸屬。
太空中的“旋轉都市”
杰拉德·奧尼爾是美國著名物理學家,同時還是普林斯頓大學的教授和太空愛好者。奧尼爾認為,人們終究要居住到太空中。首先,工業生產活動可以集中到那里去,這樣就可以減少對環境的污染,避免耗盡地球資源;其次,對于地球上日益增長的人口來說,太空可以提供迫切急需的生活空間;最后,在太空可以建立一種全新社會體制,不受地面政府的約束,最終實現古老的烏托邦夢想。
太空城市構想的先驅——杰拉德·奧尼爾
奧尼爾在大學教授物理期間,曾給學生們布置過設計太空巨型結構的任務,以證明在太空中生活和生存是完全有可能的。接下來,奧尼爾把學生們提出的理論歸結為圓柱形太空集合體概念,之后更多的細節和這個設計的功能于1974年發表在《今日物理學》雜志上,該太空巨型結構也被稱為“奧尼爾圓柱體”。1976年,奧尼爾在《高空前沿:人類在太空中的殖民地》中正式提出“奧尼爾圓柱體”設想,他指出,建設這種太空城完全在當時人類的技術能力范圍之內,認為首個月球制造基地(因月球豐富的資源和較低的引力,即較低的發射成本)可在幾年內建成,預計首個太空城將在21世紀初建成。
“奧尼爾圓柱體”概念圖
具體而言,“奧尼爾圓柱體”系統由兩個圓柱體組成,在軸承上向相反方向旋轉,以減輕陀螺效應。每個圓柱體的長度為30千米,直徑為7.5千米,里面有山峰、湖泊、森林、公園等自然景色,以及城市等(這些圓柱體如此之大,人們相信其內部會形成云和自身的天氣系統),可居住1000萬人左右。圓柱體內部氣體比例與地球相似,但壓力約是地球上海平面壓力的一半,不會對人類呼吸造成很大影響。而太陽能板布置在圓柱體的一端,提供運作所需的能源,系統的軸線指向太陽,以保證接收板面永遠正對著日光,通過改變接收板的排列以及氣體比例,可以控制太空城內接收到的太陽能量的大小,以便調節平均溫度和模擬季節變化。
“奧尼爾圓柱體”的內部結構
按照設想,在圓柱體外面會安排3塊鋁制鏡面,跟著圓柱體一起旋轉,沿軸向在圓柱面上開3個大窗口,鏡面反射的陽光透過窗玻璃射入圓柱體內。每一扇窗恰好正對著圓柱體內的一塊生活區,也就是說整個圓筒包含3塊生活區,中間隔著3塊透明的大墻。通過使用一系列安裝在窗口的開合裝置,既可以將陽光直接照射到圓柱體中來模擬白天的時間,也可以創造出一種夜晚般的氛圍,這個模擬的“夜晚”也將允許圓柱體內眾多生物產生的熱量從圓柱體中輻射出來,防止“溫室效應”將真空中的圓柱體變成一個巨大的火爐。
為了更好地讓人類在其內部生活,圓柱體會通過自轉在內部構建穩定的人工重力場。根據圓柱體的尺寸以及加速度方程,可以計算出圓柱體大約需要每小時旋轉28圈來模擬一個合適的引力。而圓柱體的中軸線部分幾乎是零重力環境,因此工業加工設施和航天港將被設置于該區,另外一些娛樂設施也可以建在這里,讓人們體驗零重力環境。
為了節省成本,“奧尼爾圓柱體”不會在地球上建造,而是直接在太空中進行,并會用隕石等天體的材料建設。建好后,為了避免被地球或者月球的引力拉扯,會將其放置在月球軌道的第5拉格朗日點上。
另外,奧尼爾還設計了一種更加小型的太空城,這就是“斯坦福圓環”。“斯坦福圓環”本質上就是彎曲的中空管道,其體積只有“奧尼爾圓柱體”的1/60,通過一分鐘轉一圈來模擬地球的重力,同時會在圓環上方合適的地方放置大量的鏡子用來反射太陽光線,并隔絕部分宇宙射線。由于“斯坦福圓環”并不大,最多可以生存1萬人左右,因此它的主要目的并不是移民或者居住,它更大的作用是作為科學研究的前沿站點,以滿足人類對宇宙深空的探索需求。
斯坦福圓環的外觀
斯坦福圓環的內部
兩種太空城理念的碰撞
“奧尼爾圓柱體”雖然因經濟上不切實際被航天界的主流逐漸淡忘,至今僅限于科幻領域(如《機動戰士高達》),但是它對于某些人還是產生了巨大影響,這其中就包括貝索斯。根據其本人的說法,他創建“藍色起源”并不是為了讓全球的精英在太空中爽幾分鐘,亦不是漫無目的“錢多了燒手”。在2019年5月9日的一次相關活動中,貝索斯表示,仰望浩瀚的宇宙時,人們不應固守“行星沙文主義”,即認為人類社會將永遠居住在行星上。
眾所周知,太空探索技術公司創始人埃隆·馬斯克一直對殖民火星情有獨鐘。馬斯克認為,火星上有水、二氧化碳、充足的光照、接近地球的引力與自轉速度,且離地球僅數月的旅程,多方面條件都適宜人類居住,開始可以以封閉穹頂為基礎,逐漸實現火星的全面“地球化”,使其基本無異于地球。但是貝索斯對此不以為然。他指出,火星的引力僅為地球的三分之一,又缺乏防止輻射和維持生態的大氣層,環境惡劣,人口移居成本較高,且往返時間過長,以目前的科技基本上等于“一去不復返”,相較之下“奧尼爾圓柱體”這類太空城構想反而更加現實一些。
在火星表面以封閉穹頂為基礎建造的居住基地示意圖
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