我们将如何殖民其他星球?

这幅艺术家的概念图展示了一个人类着陆系统和它的机组人员在月球表面与地球接近地平线。美国国家航空航天局

自从阿波罗计划将月球置于我们的触手可及之处，建立了一个月球《前哨站》似乎是合理的下一步。地球的相对于火星或土星的卫星土卫六，天然卫星有一些优势。首先，它相对较近，这意味着宇航员可以在短短几天内往返于地球和月球之间。此外，月球基地将使我们能够了解许多关于低重力、隔离、高剂量宇宙辐射和打乱的昼夜节律对人类太空殖民者的影响——当我们最终冒险前往其他世界时，这些知识将是无价的[来源:Fecht]．

此外，月球的低重力和与地球的近距离使它成为一个理想的太空港，宇航员可以从那里开始火星和更远的世界的任务。就长期可能性而言，月球是一个很大的地方——它的表面大约有非洲那么大——它有足够的空间供人类殖民者居住[来源:绅士]．

但在月球上生活并不轻松。由于没有大气层，它经历了巨大的极端温度，在赤道上，从夜间的零下298华氏度(零下183摄氏度)到白天的224华氏度(106摄氏度)[来源:加州理工学院]．它的表面也不断地布满了微陨石和宇宙射线[来源:Redd计划]．

一些专家认为，为了在这些恶劣的环境条件下生存，殖民者可能不得不把他们的栖息地放在月球土壤下或月球上熔岩管的底部【来源:Redd计划]．其他人则设想由配备3D打印机的机器人建造圆顶，这将提供保护[来源:绅士]．

然后是食物和水的问题。2018年,一组科学家发现了首个确凿的证据,证明水冰在月球表面,这一发现表明,未来月球殖民者可以提取自己的供应,这将提供饮用水和灌溉植物在月球温室,以及作为火箭燃料的原材料(来源:美国国家航空航天局，花岗岩碎砾]．

美国宇航局目前重返月球的计划包括建造一个月球轨道站，网关它将作为宇航员团队短暂访问月球表面的集结地。“门户”的第一部分计划在2022年用私人火箭送入太空[来源:美国国家航空航天局]．

继续读下去，看看火星的计划是什么。

这是第一个火星前哨站的草图。你想让这里成为你的前院吗?

美国国家航空航天局

一些太空专家对此提出了异议美国国家航空航天局应该集中精力去火星，而不是返回月球。但特朗普总统任命的美国宇航局局长吉姆·布里登斯廷(Jim Bridenstine)向火星支持者保证，尽管特朗普转变了优先考虑月球任务的立场，航天局仍打算前往这颗红色星球。布里登斯廷表示，重返月球将使该机构能够为最终的火星任务开发技术，包括“精确着陆系统、甲烷引擎、轨道居住、表面居住、表面机动性、长时间生命支持操作等”[来源:史密斯]．

自2017年12月NASA将重点转向重返月球以来，它还没有发布任何关于载人登陆火星和建立人类殖民地的更新计划。但在该机构2015年公布的一项计划中，最初的任务将非常复杂。宇航员将在宇航员居住舱中进行为期180天的火星之旅，这是一个两层的容器，可作为火星表面的居住舱。当宇航员着陆时，一个独立的实验室模块，一个漫游车和其他设备——包括一个核反应堆——和补给已经在火星表面等待着他们，这些都是由机器人航天器运送到那里的。另一艘飞船，在返回地球的燃料，将被安置在轨道上，使最初的机组人员最终返回地球[来源:美国国家航空航天局]．随后的任务可能会扩大原来的基地，或建立其他的火星殖民地。

在火星上，人类殖民者必须自己种植食物。美国宇航局一直在试验在月球上种植蔬菜国际空间站，并开发了模拟火星土壤，其中含有植物生存所需的营养物质，以更好地了解如何利用它来种植作物[来源:美国国家航空航天局]．

多年来，科幻小说作家和未来学家一直在推测火星改造的可能性，将其环境改造成更接近地球的环境。一种方法是释放困在火星表面的二氧化碳，使大气变厚，这也有助于捕获太阳辐射，使火星表面变暖。然而，NASA在2018年发表的一项研究得出的结论是，火星表面没有足够的二氧化碳排放到大气中，从而产生温室效应，而且用现有的技术也不可能提取其中的大部分[来源:美国国家航空航天局]．

在下一节中，我们将讨论殖民小行星或矮行星的可能性。

你觉得你能住在这块石头上吗?

立管/盖蒂图片社

小行星-那些围绕太阳运行的岩石物体之间的宽带火星和木星——可以作为通往外行星的垫脚石。只有100颗直径大于125英里(200公里)的小行星，但可能存在10亿颗或更多，这使它们成为太阳系最大的资源之一。里斯]．

但在小行星上殖民比在火星或月球上建立基地更具挑战性。小行星没有太多的重力，所以宇航员将面临严重的健康问题，除非他们在基地内创造人工重力，可能通过不断旋转整个栖息地。

由于小行星带离太阳太远，为这些机器提供动力的太阳能电池板必须是巨大的。还有一个问题是如何保护殖民者不受宇宙辐射的影响。你可能会认为，在小行星表面挖隧道可能会提供一些保护，但这样做会很棘手，因为很多我们称为小行星的物体实际上不是固体岩石，而是一堆结构不完整的太空垃圾[来源:埃里森]．

但如果我们要殖民一个更小的遥远天体，矮行星谷神星，小行星带最大的天体，太阳系内部唯一的矮行星，可能有一些可能性。美国宇航局的“黎明号”探测器发现，这颗小行星的外壳以冰和水合物的形式富含水[来源:美国国家航空航天局]．

奥巴马政府有一个雄心勃勃的计划，即小行星重定向任务(Asteroid Redirect Mission)，该计划要求捕获小行星的一部分并将其带回月球附近，以便宇航员能够在其上着陆并取回样本。但该项目在2017年被特朗普政府取消了[来源:马利克]．

你准备好飞出太阳系了吗?

“黎明”号宇宙飞船于2007年开始了17亿英里的旅程，研究小行星，这多亏了三个太阳能电力离子推进引擎。

美国国家航空航天局

如果我们要殖民另一个星系的行星，我们必须回答两个问题。首先，在地球之外是否存在类似地球的行星太阳系？多亏了美国宇航局的开普勒望远镜，这个问题的答案是肯定的。开普勒于2018年退役，它发现了近2700颗行星——天文学家称之为系外行星——围绕着几百到几千光年以外的恒星运行。许多系外行星都是类似于木星和土星的气体巨行星。但也有一些是“超级地球”，即比地球稍大的岩石行星[来源:豪厄尔]．其中一些可能有适合人类殖民者居住的条件。

第二个问题纯粹是物流问题:我们如何到达一个距离我们地球数万亿英里的星球?为了回答这个问题，科学家们将不得不重新考虑太空旅行。例如，单个机组成员飞往遥远星球的想法是非常不可能的。相反，航天器可能需要携带能够在太空生活几代的家庭群体[来源:费尔特曼]．

科学家们还必须想出更好的推进系统来缩短旅行时间。基于核裂变和聚变的发动机可能是可行的，但更有可能的候选者包括太阳帆、离子推进系统或反物质火箭[来源:Stromberg]．

光帆的工作原理是将激光引导到一个巨大的铝箔帆上。当光子撞击船帆时，它们传递动量并推动船帆前进。离子推进系统利用太阳能电池板产生电场来加速带电的氙原子。在2018年11月完成任务之前，黎明号的任务就是由这样一个引擎驱动的。黎明号将一艘无人飞船发射到灶神星和谷神星两颗小行星上。反物质火箭是最有效的，达到最高的速度，但技术相对未经测试。这种火箭混合了等量的反氢和氢，它们在燃烧室中相互湮灭，释放出巨大的能量[来源:Stromberg]．

最终，技术的结合可能是解决方案，再次证明征服深太空需要不同学科和民族的科学家之间的合作和协作。