在零下240度的深空中,一颗名为塞德娜的红色小行星,以一个极其诡异的椭圆形轨道,划过星空。这颗矮行星是如此的令人着迷,其近日点为76天文单位114亿公里,远大于冥王星49天文单位的远日点轨道,远日点则高达937天文单位1400亿公里,是已知距离太阳最远的1000公里级行星。即便以旅行者2号15.48公里/秒的飞行速度,我们也需要2879年,才能从太阳系中心抵达塞德娜。而根据更多观测数据,塞德娜虽然直径只有1000千米,体重只有月球的1/70,但是根据表面成分分析,塞德娜行星表面60%是甲烷冰,24%是由乙烷、氰化氢等物质组成的暗橙红色有机聚合物“托林”,以及7%的无定型碳。其内部,甚至可能存在放射性加热维持的地下液态海洋。
尽管塞德娜距离地球遥远,其轨道位于荒凉的太阳系边疆。然而,该行星体量不算小,同时轨道最接近奥尔特星云。将来,如果想要迈出太阳系,塞德娜大概率会作为最前沿的星际补给线,或者小型太空船厂。所以,现在最主要的问题,还是要了解,如果想要移民塞德娜,需要哪些技术支持?塞德娜的人口承载上限,又是多少?
作为距离地球最远的大型天体,想要长期驻扎塞德娜,首先要面临三个问题,即宇宙速度、生态维持、能源获取。第一说速度,之前提到的旅行者2号,在太空中的速度,已经摸到第三宇宙速度16.7公里/秒的门槛,再快一公里,旅行者2号迟早有一天,就能飞出太阳系。但即便是第三宇宙速度,探索塞德娜,维持与塞德娜之间的联系,依然远远不够。目前,比较现实的航天器提速方法,有两种。首先就是利用太阳引力加速效应,帕克太阳探测器,经过太阳引力加速后,其最高速度几乎提升了10倍,达到了每秒180公里。
如果塞德娜飞到近日点,地球飞船以这个速度,仅需要2年,就能抵达塞德娜,即便是937天文单位的远日点,也只需要25年左右。这个时间依然漫长,只要人类能够制造出足以承受太阳引力加速和高温的载人飞行器,2年到20年,对于人类维持塞德娜和地球之间的人员物资沟通,其实并非不能接受。除了打太阳擦边球的引力加速方案,另一个可以大幅提升航天器速度的技术,是空间激光加速光帆,也就是突破摄星计划。通过在地球静止轨道建造超大型的太阳能收集装置,并通过高能激光发射器,直接照射经过特殊设计的光帆飞船,理想状态下,可以在极短时间内,将光帆加速到光速的20%,抵达塞德娜星近日点只需要2天,抵达远日点,也只需要27天。但问题是摄星计划中的光帆飞船,没有减速装置,所以直接射向塞德娜,要么直接飞越而过,要么直接坠毁在行星表面。而且,突然达到20%光速,这种过载下,人体会被瞬间摁死在座椅上。
我们可以退而求其次,只追求1%,乃至0.5%的光速,届时,也许可以反向利用塞德娜行星的引力进行减速,让塞德娜捕获光帆飞船。当然塞德娜质量小,引力也很小。但塞德娜的轨道如此狭长,一个很重要的原因,就是专家推测在其轨道附近,有一颗未被发现巨行星,在干扰其轨道。塞德娜自身引力对于航天器的减速效果非常差,但如果能发现这颗巨行星,并利用其轨道和引力减速。未来,利用突破摄星计划,用于向塞德娜投送机器人和物资,其实并非是不可能的幻想。
既然速度问题有了可行性方案,接下来就是生态维持和能源获取。这两个问题,其实本质上是一个,解决了能源获取问题,依托无土栽培的立体工厂,顷刻间就能拔地而起。但塞德娜距离太阳系偏远,只开采表面甲烷,从长远来看,很难进行补充。所以最终,还是得想办法利用空间太阳能发电。根据计算,近日点时,塞德娜接收的太阳能量,大概为5.8×10的18次方焦耳能量,远日点接收太阳能量,大概为3.82×10的16次方焦耳能量。理想情况下,近日点的塞德娜,可以支持6500万人的年能源消耗,远日点的塞德娜则只能承担147万人口的年能源消耗。
空间太阳能电站,面积可以远远超过塞德娜的向阳面积。建设空间太阳能站的重要资源,几乎全部都要从小行星带运来。在塞德娜上维持一个50万到100万人口的前沿基地,可以在最极端情况下维持玻璃罩下的生态城市,已经是最划算的选择。将来等到人类可以开发外太阳系,再扩大塞德娜移民地,也不算晚。提前投入巨大资源,维持费用太高,反而会影响人类对于其他行星的地球化改造。所以对于塞德娜的大规模移民,我们还需谨慎。
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