西媒：“太空城市”或将成为人类未来的家

西班牙《趣味》月刊7月号发表文章《我们将这样生活在未来的空间站里》，作者为米格尔·安赫尔·萨瓦德尔。全文摘编如下：

未来几年，由私人企业和大型航天机构推动的计划将使人类越来越多地出现在太空。最开始是在靠近地球的地方，随着时间的推移，会到达银河系的其他角落。但这场冒险不会是容易的，踏上征途的人将面临许多风险。

轮盘状的城市

自2004年美国总统小布什宣布计划将弗兰克·西纳特拉的歌曲《带我飞向月球》变为现实，在月球建立基地以来，旨在开始殖民近处太空的计划就从未停止，至少纸面上如此。

此外，美国还在寻找在本世纪30年代对火星实施载人任务的方法，而不少私人企业则打算建造接待有钱游客的太空旅馆。

我们是不是正在朝着建设真正的太空城市迈出第一步？为了对这些太空建筑可能会是什么样子有个概念，我们可以瞅瞅科幻作品的设想。其中两个最有名且写实的当属电影《2001太空漫游》（斯坦利·库布里克，1968年）中的轮盘状设施，和上世纪90年代播出的电视剧《巴比伦五号》中的同名巨大圆柱形居所。

不管怎么说，在这方面的真正先驱是物理学家杰拉德·奥尼尔。在他1977年发表的富有想象力的著作《高处边境》中，他叙述了用当时的技术如何能在太空中建立大城市。其中最著名的模型之一是一个直径6公里的圆盘，不过为什么得是轮盘状的呢？

住在大型永久空间站必须解决的主要问题是失重，对相关问题理解得最到位的是爱因斯坦。

1907年11月，在思考狭义相对论的影响时，爱因斯坦的脑海中出现了一个想法。他写道：“如果一个人自由下落，那么他感受不到自己的重量。这个简单的想法给我的印象很深，它推动我走向一项引力理论。”于是，爱因斯坦发现了所谓的等效原理：当我们被关在一个局部区域内时，我们无法通过实验来分辨我们是处在行星上还是在太空中以恒定的加速度运动。也就是说，引力与加速度等效。

那么，根据这个原理，我们只需要找到一种方法来加速空间站，使住在那里的人认为他们在一个有重力的地方。为此，可以利用向心力，而这必须要物体旋转。

创造人造引力

太空爱好者都知道，创造人造引力最便宜和有效的方法就是使空间站或航天器在其中心轴上旋转。

引力真的是必需的吗？未来学家马歇尔·萨维奇于1992年发表了著作《千禧年计划》。对于所有相信人类的命运处在群星之间的人而言，这部作品很快就成为了必读之作。书中的太空殖民地“阿斯加德”的环境与一般的空间站完全不同。“这里没有由众多加压罐组成的复合体，而是一大堆简单的球状结构。”萨维奇写道。由于空气在其内部施加的压力，这些防水硅胶泡泡得以维持其结构。

萨维奇认为，在太空中生存不能少了这一点，但可以少了引力。更重要的是，他认为有引力的空间站剥夺了我们生活在三维化空间中的可能性。例如，“阿斯加德”的每个居民都会拥有一间半径为6.5米的球形房间。这貌似很小，但在那里，大小必须以立方米而不是平方米计算。例如，一个三居室的房子大约有100立方米大。

不幸的是，引力的作用在许多事情上是决定性的。例如，如果我们将一个装着水的壶放在火上，就会有大量微小的气泡开始产生。但在太空中，只会产生一个巨大的气泡。我们能得知这一点是因为1992年在航天飞机上进行了一个这样的实验。流体动力学是物理学中最复杂的学科之一，那时没人知道在太空环境中把水煮沸会发生什么。现在我们有证据认为，出现这种奇特的效果是由于少了引力所造成的两种现象：使热水上升、冷水下沉的对流和决定支撑气泡浮力的液压。

缺少对流导致的一个更令人不快的后果是，我们身体产生的热量不会从皮肤上散走。更糟糕的是，缺少引力导致汗水既不会滴落也不会蒸发，而是留在那里，粘在我们身上，使我们浑身湿透。

几十年来在不同航天器和空间站上进行的实验表明，细菌在远离地球的环境中繁殖得更快。我们所有人肠道中都有的大肠杆菌繁殖的速度会快两倍。此外，有些细菌还会变得更加危险。

确保居民健康

此外，在没有引力的情况下生活的主要问题在于其生物医学效应。所谓的空间适应征候群包括脸色苍白、头晕、方向感迷失、易怒、嗜睡和想要呕吐等症状。空间适应征候群的出现是不可预测的。很难猜测谁会遭遇它，而且一名宇航员在一次任务中遭遇它，不一定会在下一次任务中也遭遇它。其不适感通常会在生活在微重力环境中的第三天或第四天消失。

失重的长期影响更加糟糕。骨量的流失会以每月1%至1.5%的速度发生。骨密度和骨强度的下降在骨骼的某些部位，如骨盆，更为明显。

肌肉也会受到低引力的影响：它们会较早地失去质量、力量、耐力，并出现疲劳，尤其是腿部的肌肉。这些影响是渐进的，会在5天后开始显现。心脏也会感到不适。心脏功能会下降，心律失常的可能性也会变大。不幸的是，这些问题尚未得到很好的解释，在没有引力的环境中长时间停留可能导致哪些并发症也仍然是个谜。

同样，宇航员仅仅是从躺着变成坐着就会遭遇的血压下降也令人吃惊。前庭系统也会发生变化，这是一组神经元传感器，使我们能够保持站立、稳定视觉并了解身体的位置。显然，这高度依赖引力。如果缺了它，我们会感到迷失方向并失去神经肌肉协调性。可以看到，当宇航员返回地球时，他们固定视线、走路乃至于只是转身都有问题。

我们的外貌在太空中也会有变化，面部会肿胀，原因是体液的异常流动，它们会从下肢上流到头部。除此之外，还有昼夜循环的缺失（这是在那种环境中生活的一个特点，它会改变昼夜节律）、血浆容量和红细胞数量的减少、宇宙危险辐射（这显著增加了患白内障、癌症或其他未知疾病的可能性）……在今天，居住在空间站的想法似乎不太吸引人。

获得最基本的供应品可能成为真正的挑战。例如，水的重要性甚至比在地球上更强，因为它也被用作可呼吸的空气来源：氧气是通过水解获得的，而水解会将水分离成组成它的原子。因此，空间站面临的根本问题就是这种液体的供应。据估计，一个6人团队要执行90天任务总共需要约31.4立方米的水，即将近31.4吨重的水。

高效处理垃圾

既然我们谈到水，那就要说，一个大的空间站会需要一个有效的洗衣系统。在这个问题上，人工引力将是不可或缺的，因为没有哪种简单的方法可以设计出在微重力环境下使用的洗衣机。可以试试化学清洗，但存在释放有害挥发性物质的风险。同样，把衣服储存起来在地球上清洗也是可能的。今天，宇航员会带上足够的衣服进入太空，这样他们就不必洗衣服了。他们会把衣服穿尽可能长的时间，但也不能太长，原因显而易见：人类的气味。在空间站可没法开窗通风。 国际空间站有一个净化装置，其中最重要的成分之一是活性炭。空气从舱中被抽出，先经过活性炭，后经过磷酸，以便去除氨气。之后，气流被分成两部分，并被加热到400摄氏度，然后放到能将有机化合物分解为二氧化碳和水的催化剂中。接着，空气会被冷却，并经过氢氧化锂去除酸。这一切都是为一个居住区不足900立方米的空间站准备的：为比这大得多的空间站设计净化设备简直是一场噩梦。

垃圾管理也是关键。在1980年的电影《星球大战2：帝国反击战》中，帝国舰队一般会在跳入超空间以前将垃圾发射到太空。国际空间站的做法与之类似。老旧的仪器、无用的材料、食品容器、氧气胶囊和宇航员的垃圾会被装进货运飞船，落入新西兰以东3900公里处的太平洋中。在这片水深大约4000米的区域，有地球上最大的太空碎片墓地。

并不是所有的垃圾都到达了地球。例如，在2015年，欧洲航天局的ATV-5“乔治·勒梅特”号无人货运飞船，带着从国际空间站运走的超过两吨的垃圾，以接近2.9万公里/小时的速度进入大气层，像火炬一样被烧毁。所有在国际空间站停靠的不可重复使用的货运飞船都会如此。国际空间站的垃圾管理非常重要和棘手，以至于美国航空航天局有一整支专门处理该问题的团队。

最重要的是必须对垃圾进行分类。在国际空间站中，回收是垃圾处理的重要组成部分，只有那些不可回收的垃圾才会在大气层中焚烧。若非如此，它产生的垃圾很快就会将空间站填满：在地球上，每人每年会产生160公斤垃圾。

来源：参考消息网