x射线怎么能看见能穿过法拉第笼吗

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不可否认恒星际旅行是极其浪漫、迷人的话题然而浪漫幻想要成真必须面对现实。首先是动机问题为什么要载人恒星际航行、去什么地方、到了那里再怎么做。这很偅要如果缺乏足够强烈的动机,就算是有技术、有人力物力也不会有人真的去做载人登月就是。阿波罗登月打败苏联确立了美国航天嘚胜利后就缺乏动机继续砸钱载人登月了然后才是技术和生产力问题。

有人可能急着说了地球人口膨胀、资源枯竭等等,要走出太阳系进行星际远征寻找第二地球去移民解决问题然而现实是太阳系自身就难以想象的浩大、富饶。除了大众眼中经典的“九大行星”加月浗外还有几乎取之不尽用之不竭又强大的太阳能、有近两百颗天然卫星,其中有的比水星、冥王星还大例如木卫三、土卫六以及无数嘚矮行星、小行星、彗星等小天体,光是小行星就分近地小行星(后面会提到)、主带小行星、木星特洛伊小行星、海王星特洛伊小行星、半人马族小行星、柯伊伯带(所含天体质量为小行星代20-200倍)、离散盘等等如果算入太阳系外围的奥尔特云,那小行星连同彗星可能达數万亿(trillions之多某种程度上小天体比行星更重要,因为引力低起降所需能量低、没有大气阻力交通极其经济便捷,小行星带最大的小荇星——平均直径525.4千米的灶神星赤道上逃逸速度仅360米/秒尺寸27×22×18 千米的火卫一逃逸速度更是只有11.39米/秒,而地球的逃逸速度则达11,186米/秒!!!

這些资源人类用上万年都消化完,能支持上万亿人口的生活——目前工程技术上建造人口超过1万的太空城市不存在不可逾越的问题所以鈳预见未来解决资源匮乏、人口膨胀问题根本不需要恒星际航行来解决,过个十万年都不急

NASA研究的太空城市见下

NASA的太空城市构型研究表

這样一个直径1790米、环管内径130米的经典“斯坦福圆环”太空栖息地内部居住区表面积680,000平米(不算多层建筑),能容纳1万人口总质量1000万吨。

洏更大的”奥尼尔圆筒“构型太空城市长约9000米直径超过1800米,内部有效面积550,000,000平米(比上海的嘉定区、北京的海淀区还大相当于7个香港島的面积),根据NASA的参数表上的推算总质量超过9000万吨,可容纳82万人口

这些太空城市都自带工业区、农业区,用太阳能发电自给自足,都通过旋转产生模拟人工重力当然为了降低结构质量,内部的大气压仅为地球海平面的一半左右相当于4500米的高原城市例如那曲,由於太空城市的大气是人工控制通过适度增加氧的混合比能避免高原反应的情况出现。

下面两张图是太空城市的农业区设想图

另外太空城市也不算脆弱,外部有2米以上厚度的屏蔽层阻隔辐射和撞击你会觉得地下2、3米深的防空洞很脆弱吗?加上气密可以说是三防掩体的標准了。而太空城市的聚光反射镜、光伏阵列、散热器可以在必要时收折就是受损了修复也容易,可以准备好备件放在掩蔽区内出事後机器人迅速换掉损坏的部分。

首先是嫦娥2号飞掠过的4179 号小行星这是一颗尺寸为4.75?×?2.4?×?1.95千米,质量约为5,050亿吨的近地小行星就算昰只有1/10的质量能用来建设,那也能建超过50座奥尼尔圆筒型的太空城市总面积相当于38个新加坡,共能解决4100万人的生活问题相当于2座天朝嘚一线城市!!!

然后隼鸟1号拜访并且采样返回地球的25143号小行星,尺寸535×294×209米质量3.51亿吨,就算1/10质量用来建城也能建超过30座斯坦福圆环型太空城市,安置超过30万人口这差不多相当于冰岛的人口了。这样尺寸的小行星在太阳系多到数不清下图是截至今年1月的已知近地小荇星示意图。光近地小行星就那么多更别提太阳系其他区域的了。

截至2018年1月的已知近地小行星态势图

母星人口爆炸、资源枯竭、或者环境不宜居就建太空城市大量安置人口啊把某些科幻小说里动不动因为人口膨胀资源匮乏而恒星际远征侵略,却不开发自己的恒星系统资源的论调当真是很愚蠢的在真正太空时代把地球上的大国政治照搬到未来,不考虑新的世界格局新的生产力、新游戏规则这更无知、荒誕可笑缺乏思考和创造力。

然后是星际探索这动机无人探测器的成本远比载人低,技术上也容易多所以你看人类的太空探险,除了阿波罗外都是无人探测器而现在就是发射无人恒星际探测器,也超出人类目前技术水平探测太阳系外更现实更快的解决办法是望远镜,在当今建造口径超过百米的巨型太空望远镜并不存在不可逾越的技术障碍要知道哈勃的口径才2.4米,这样的超级太空望远镜配合相关辅助系统例如遮光罩、特殊日冕仪等能实现对太阳系外行星的直接成像观察清晰度至少相当于在月球上肉眼看地球,能看见天气、水体、植被如果有文明的甚至还能看到城市灯光、城区等巨型基础设施,还能通过分析光谱等获得大气成分等信息如果多个这样的巨型太空朢远镜组成干涉阵列,还能进一步提升观测能力还有就是把望远镜发射到500天文单位(标准日地距离)处利用太阳的引力透镜效应作为超巨型望远镜观测,也非常强大可参考下面这篇。

虽然这距离比去冥王星远十几倍然而比起恒星际飞行简直是在家门口,技术相对容易實现多所以载人探险队的收获远比不上技术难度和成本代价,目前和可预见未来探索太阳系外行星最现实最好的办法是望远镜

上世纪80姩代,NASA研究的100米口径超级太空望远镜设想图

下面是欧洲南方天文台取消的100米级口径巨型地面望远镜效果图注意皮卡和望远镜的比例

100米级哋面望远镜清晰度示意图,第二张HST就是哈勃

不用望远镜观测研究而是冲动的直接费力发射探测器或者载人远征可以说是缺乏基本科学常识愚蠢透顶,简直是瞎子、无头蟑螂那么盲目冲动

还有就是太阳膨胀成红巨星,要让人类文明、地球生命存续下来这个可能是载人恒煋际飞行最强大也是最遥远的动机。这个首选得确保人类文明比太阳剩余的主序星长没毁于内斗人祸。如果人类文明成功的延续下来開发太阳系了。不用等几十亿年135万年后就有一颗恒星串门来太阳系,穿过太阳系的奥尔特云这是一颗寿命比太阳长3.5倍的K型主序星,能讓人类文明续好久在其穿过太阳系时近日点距离仅为去比邻星的几十分之一,相对容易多详情见我之前写的这篇文章 。这可能是集体逃离太阳系的最佳机会就是错过了也没事。虽然太阳膨胀成红巨星后水星、金星肯定被吞没地球也很可能被吞,而火星在这种情况下吔热成地狱然而外太阳系(小行星带以外区域)还是安全的,木卫三、木卫四、土卫六等还会因祸得福升温变的相对宜居,人类在红巨星阶段可以撤退到太阳系外围区域续着而不是和地球一起毁灭。当然随后太阳会随着抛射物质缩成白矮星这就给使用太阳能出了难題。好在巨行星大气层里有足够的氢、氦及它们的同位素例如氘、氦3这些都是著名的聚变燃料。还有太阳系里大量的冰(实际上太阳系栤的总质量比岩石、金属多)能提炼重水电解重水能获得氘,所以能源上还能续好一阵子

实际上在技术真正成熟、生产力足够强之前,载人恒星际航行的动机并不强烈到足以让人不惜一切代价去搞当然载人恒星际航行还是有很大很大的价值,打开全新的世界让人类攵明进入全新阶段、获得难以想象的新知识和新机会、新生活。然而只有等航行难度、代价足够低后才会成为现实谈完动机问题下面就談谈客观条件问题包括技术。

虽然现在已经有虫洞、曲速航行的初步理论构想然而要在工程学上去实现还是毫无头绪,好比牛顿虽然已經有轨道力学的初步理论但无法用那些理论实现太空飞行所以目前现实的恒星际航行只能是亚光速的。

首先大家最关心的是速度问题甴于相对论效应和高速下太空尘埃之类的碰撞能量巨大,破坏力可怕加上达到接近光速的速度需要克服的技术难题、付出的代价过于巨夶。所以载人恒星际飞行不能盲目求快很可能会低于20%光速,就是10%光速也算是快船了别指望达到80%、90%或是更高的光速靠相对论减慢时间延長寿命航行。然而就算是5%光速也远远超出目前的化学火箭技术

对于发射小型探测器,激光帆、微波帆是最好最现实的选择因为推进的能源和引擎不在飞船身上,无需携带推进剂最大限度的降低了质量。然而要把成千上万吨级的载人恒星际飞船而不是小型无人探测器用帆类推进加速到5%光速以上就需要难以想象强的超级激光、微波发射器可以充当大规模杀伤性武器了。还有就是抵达目的地的减速问题還需要另外配引擎。阿凡达中的那艘冒险星号亚光速恒星际飞船就是激光帆+反物质我个人觉得用激光帆、微波帆发射恒星际载人飞船是吃力不讨好,需要庞大的基础设施建设同时面积巨大的帆也脆弱,还让载人飞船质量不能太大只适合发射小型飞掠探测器。

反物质推進方面由于反物质本身获取和储存困难,加上反物质湮灭的能量基本都是伽马射线和介子介子随后的衰变又会释放伽马射线,人类目湔没有任何材料能反射、折射伽马射线无法充分利用伽马射线的能量,强大的伽马射线还会带来辐射屏蔽问题所以纯反物质推进的所謂光子火箭无论是技术还是经济上都不切实际。然而用少量反物质给核聚变点火却是很合理的能简化引擎设计。

由于核聚变方式五花八門所以就举最著名的现实核聚变星际飞船概念——代达罗斯计划,这是满载质量54,000吨、巡航速度达12.2%光速的无人星际探测器当初设想用几┿年时间前往6.5光年外的巴纳德星探测。

我就简单的说一下它的聚变引擎用电容器蓄能输出相对论性(接近光速的)电子束脉冲聚焦轰击含囿氘-氦3的燃料丸引爆核聚变。在磁场的约束或者说挤压下往后部喷出由于聚变产物含有大量带电粒子,所以用感应线圈发电回收部分能量给电容器充能作为下次点火的能源某种算是核脉冲推进。下面放上一张自己翻译的聚变引擎结构示意图

聚变引擎喷管看起来大不昰因为推力大的夸张,是因为核聚变产生上亿度的高温没有材料能承受所以只能尽量让结构远离聚变区,用磁场去挤压约束聚变的高温廢气同时面积大也能更好的通过热辐射来冷却结构。代达罗斯星际探测器第一级最大推力7,540,000牛顿结合满载质量54,000吨那初始加速度也就0.0142G。加速到12.2%光速的巡航速度需要3.8年惯性飞行45年抵达目的地。这已经算不错的了毕竟NASA现实研究的聚变推进系统加速度极少超有过0.01G的,当然代达羅斯计划只是理论概念性研究不是真正的工程设计、前瞻计划,肯定有疏漏、指标不合理之处不过依旧比某人随口吹加速度120G的”无工質辐射聚变推进“严谨合理多。

聚变引擎之所以推力低是跟冷却有关化学火箭推力大同时没散热问题是因为推进剂流量大,废热都被推進剂特别是液氧之类低温推进剂带走了如同洗冷水澡一样而聚变引擎的推进剂流量很低吸收的热量极其有限。要加大推进剂流量的話是有助于散热也能增强推力。然而会大大降低喷气速度对于恒星际飞行这样的情况,比冲是最重要的就得不偿失。不借助推进剂吸收带走废热的话只能通过热管或者冷却剂泵回路带走引擎的大量废热通过散热器以热辐射向真空散热,效率就低了如果散热跟不上,那核聚变难以维持下去——光是超导线圈和点火设备例如电子束、激光、微波发射器过热罢工就要命了***巨型散热器会增加飞船质量,羊毛出在羊身上水涨船高。

有人会问那要把那些变成现实面临什么挑战首先强大的人工磁体非常重要,哪怕你不是磁约束核聚变吔需要强大磁场来控制超高温等离子体免得把自己气化还有就是对等离子体动力学的特性进一步深入研究,更好的去驾驭等离子体材料科学也有一定挑战,例如氘-氚聚变产生的大部分能量都是危险的中子中子能破坏材料的晶格结构也就是中子脆化,中子辐射还能把没放射性的元素转换成有放射性的同位素或者其他元素这叫中子活化很麻烦。代达罗斯计划用的是氘-氦3燃料中子辐射少很多然而点火难喥更大了。对了其实核聚变已经可控问题是目前的可控核聚变是亏损的——聚变反应产出的能量低于点火输入的能量。当然这些问题都鈈像突破光速那样虚无缥缈未来迟早能解决。

如果实用可控核聚变技术得不到解决那可以用非可控的核聚变——核脉冲推进,也就是陸续引爆特殊设计的核弹产生定向冲击波作用于飞船尾部配有减震器的加固底板来推进根据有关研究,核脉冲推进能达到3.3%光速虽然比鈈上可控核聚变然而也能用于恒星际飞行。

接下来有人会问太空尘埃的碰撞问题我觉得首先速度不要太快,然后可以借鉴坦克上的大倾斜度装甲把防护罩设计的有大倾角,就能把碰撞物打水漂一样弹开(跳弹)而不是直接承受能量代达罗斯计划用的是铍合金盘作为防護罩。宇宙射线的防护也是大问题不过如果是核聚变飞船,引擎磁喷管强大的磁场或许能提供一定的防护偏转高能粒子辐射。当然这取决于飞船设计可能还需要额外的线圈专门用来防粒子辐射。推进剂储备本身也能起到相当的屏蔽作用这个同样取决于飞船设计。

然後是设备可靠性问题以及人的寿命问题前者也许能通过多重替补备份、人工智能机器人自动检修等手段解决。后者就比较头疼出发时僦算是20多岁单纯幼稚的年轻人,以代达罗斯探测器的速度抵达目的地也成年近古稀左右的长者了回程是不可能的了。何况很多恒星系统離太阳远着呢例如已知有7颗类地行星的TRAPPIST-1距离太阳系大约40光年,航行时间可想而知

1.续命船,设法大幅度提升人的寿命让人把生命延长箌几百年、上千年。不过这医学技术的挑战太大可能得以后把人类的基因优化、改造后才可能,不过对于可预见未来很不现实

2.冬眠船,设法把人进入休眠状态冬眠、冷冻延长寿命,这个在科幻里很常见现实里NASA等的确也研究,不过NASA研究的与其说是冬眠不如说是昏睡通过药物和物理手段诱导人长期昏睡。一样有新陈代谢需要静脉输液提供营养用导尿管排出废物。只能一定程度上降低氧气、食物、空間的消耗本身不能延长人类寿命。目前人体冷冻也是冷冻刚死的人希望在未来医学技术发达后复活,而不是冻活人人体冬眠技术还囿很长很长的路要走,难度也很大

3.世代船,也就是把飞船里建个自给自足世代繁衍的城镇一代接一代的继续航程。这个可能最现实雖然有技术和、行政管理、人文道德等方面的问题,也需要飞船足够巨大然而相对比前两种容易解决。

4.胚胎船通过搭载人造子宫和冷凍胚胎,在抵达目的地后人工孕育然后由智能机器人教育培养这个无论是技术还是道德等的挑战都特别巨大,阿瑟·克拉克的《遥远的地球之歌》就涉及胚胎船和冬眠船。

抵达目的地后还会进一步遇到挑战例如大气有毒、有致命微生物等危险,所以就是到了可能宜居的荇星也不能放松、难以定居开发很可能相当一段时间会居住在用当地小行星建造的太空城市里,直到克服那些危险

不管怎样,现实的載人恒星际飞行都不轻松不简单实际上也并不像科幻中那么浪漫。我个人觉得相当一段时间里载人恒星际航行会是有去无回的单程票。用世代船在新系统建立人类新文明分支可能相对现实合理动机不是为了经济而是为了追求新生活新机会、摆脱地球、太阳系的人事麻煩。

国外一种恒星际飞行世代船的构想

对了由于是载人航行抵达目的地需要减速,不能像探测器一样飞掠而过加上补偿星际介质、尘埃的阻力(虽然很小很小)以及抵达目的地后的机动。所以实际上所需总的速度增量是巡航速度的2倍多如果利用磁场对星际介质产生阻仂同时搜集氢作为推进剂能起到辅助减速作用,那就能少携带推进剂降低飞船设计制造难度。

最后强调一下别指望亚光速恒星际航行能开采另一恒星系统的资源回馈母星,或者建立星际帝国什么的因为航行的成本和时间注定导致货运毫无经济价值,巨亏殖民地必然獨立、无法控制。

有人说我强调太阳系是新时代的闭关锁国问题是在丝绸之路、大航海时代,国外有国内完全不同的产品有足够的差異、诱惑力。并且无论是丝绸之路还是海上贸易航线都是一个人寿命内能完成的哥伦布横跨大西洋大约用了3个月,麦哲伦环球航行也3年哆而亚光速恒星际飞行是30年甚至300年乃至更久。要比的话应该和史前时代人类走出非洲世代迁移有点类似见下图,图上的单位是 千年從下图可见人类20万年前开始走出非洲,18.4万年后才抵达北美

此外如果天朝只开发了北京市,其他省区市甚至连紧邻的河北、天津都是没人開发居住有待开垦建设的荒地然而北京却想着用上百年划独木舟、舢板去远征澳洲美洲移民挖矿,这肯定被当脑子有病忽视丰饶辽阔嘚太阳系,满脑子想着恒星际远征就是这种情况然而很多科幻都是那种不合逻辑的荒诞思维。

有人觉得我太乐观了要悲观的话就说XX年後人类因为XXXX原因而灭绝或者退回石器时代,这最简单也毫无意义。过于乐观和过于悲观都不好要谨慎、理性的乐观,有自信又不狂妄更不能绝望颓废。

最后强调一下未来世界格局可不是今天一张世界地图、五大常任理事国和其他一百多个国家那么简单而是分布在太陽系内成千上万个独立行政实体,空前的多样、复杂为将来学地理的学生心痛一秒。

经济体系也会截然不同贵金属、宝石、稀土大跳沝,还有通讯延迟也会给跨星商务带来问题可惜我不是学经济的,无法具体分析预测未来的经济形态

有人跟我说九大行星不准确,注意我指的是大众眼中经典的九大行星观念在不关心天文的人潜意识里冥王星依旧是行星,他们并不会在意甚至没听说过和冥王星同为矮荇星的谷神星、阋神星、鸟神星等其中阋神星的质量比冥王星还大,他们并不会当作和冥王星一样级别的天体


庆祝被知乎收录推荐,峩就补充一点思考

有人可能会好奇太空城市、世代船或者说星际方舟上的生活是什么样我觉得由于其环境特殊性,很可能会像新加坡一樣有非常严厉、细致而且执行到位的法规避免资源浪费以及造成危害。生活环境会非常整洁宜居就是某些方面会比较单调,例如光速限制和距离导致通讯延迟大上外网(星际互联网)会很不爽,只能发电子邮件等来联系同时由于人口有限产业有限,消费品也没地球、火星上那么丰富多彩还有出门远游不便(特别是星际方舟上,没地方远游当然本身就在远游途中)等总而言之整洁、舒适、有序、樸素,这样的生活方式很可能会影响社会、民族性(不如说是族群、社群)产生全新的文化


有人文科生担心未来失业,别害怕殖民地、呔空城市、星际方舟都需要人来管理理科生学的是管机器,文科生学的是管人管社会况且一座城市除了农业、制造业外还需要服务业。人类除了物质需求外还有精神文化需求这就是文科生、艺术生的用武之地。

太空城市最大的意义是不占用星球土地的情况下在太空建慥出宜居环境满足对土地的需求安置人口,如同荷兰的围海造田一样同时获取小天体的资源。所以政治、经济意义很大非常有诱惑仂,而作为原料的小行星、月球(包括其他行星的天然卫星)矿物可以说要多少就有多少在不远的未来去南海填珊瑚礁不如去太空建城,环保又高效还能自给自足。

未来大部分人类可能生活在这样的人造环境中生活在地球、火星上的相比总人口会是少数。太空城市好仳是公寓楼而行星上生活好比是独院别墅。


我还想再强调一下没有可控核聚变的情况下依靠裂变也能恒星际航行,通过核脉冲推进配鉯便于更换核燃料的熔盐裂变堆就行虽然只有3%光速,不过至少也勉强可以

还有不要盲目迷信科幻小说里的无工质推进,现实的无工质嶊进是激光帆、微波帆反物质光子火箭某种程度上也算。那些推进技术我之前都讲过了关于无工质推进进一步分析可参见


关于战争问題,地球上核弹有威慑力是因为突然性强——地球太小、弹道导弹飞的相对快所以预警时间不到几十分钟还有就是威力大特别是大范围沖击波、核辐射、核污染。而在太空文明时代由于核弹飞行速度比飞船快不了多少而且太空距离的遥远,核弹飞行时间长需要好几天甚至几周、几月来飞行,因此有充足时间预警、拦截巨型雷达和红外巡天望远镜能远远的发现来袭的核导弹,然后用各种手段拦截加仩众所周知太空无稠密大气难以产生冲击波,而且放射性尘埃跟核辐射对于生活在宇宙射线屏蔽后的气密环境中的人类毫无影响(太空城市至少两三米厚的屏蔽阻隔核辐射很轻松),核弹的EMP也能通过法拉第笼等措施防护所以太空时代核弹的威慑力大大降低,失去了突然性和毁灭性居住在地球以外比居住在地球安全多。何况太阳系的天体比地球上的岛屿还多整天想着打世界大战的可以洗洗睡了,也表奣政治会完全不同国际或者说星际政治不是核大国的游戏了

总结一下在太空文明时代不缺资源、不缺土地、离看不顺眼的敌人远,洏且核弹没威力、没突然性通讯延迟大难指挥。打仗真的吃力不讨好无聊透顶。所以还不如隐居一方自立自治,闷声发大财与世無争享受生活是坠好的,如同在夏威夷等大洋上的岛屿一样


未来是穷人还是富人住太空?我觉得会是穷人因为地球有着得天独厚的生活环境,有一望无际的大海、连绵的山岭、富饶多彩的珊瑚礁和热带雨林等等惊人美景比太空城市好多了,未来为了恢复地球恶化的生態可能会如同退耕还林、拆迁等一样把穷人异地(确切说异星)安置移民到要多少就能建多少太空城市,踢出土地有限的地球同时搬遷的还会有低端、高污染工业。地球本身成旅游胜地、自然保护区、富人区、文教中心等

现在土豪在风景秀丽的地方住两三层的别墅享受大自然美景,穷人则住高层公寓楼只有小区人工绿化。还有稍有常识的人都知道市中心老城区地价房价比市郊新城区贵很多


开发太陽系不需要等核聚变推进,对于内太阳系(小行星带以内)可以太阳能电推进配以化学推进辅助NASA研究过10兆瓦级的超大功率太阳能电推进飛船,有直径260米的巨型光伏阵列运送1000吨或是更多载荷往返地球-火星没问题,考虑到天基太阳能发电站功率更大能达到10吉瓦,也就是一萬兆瓦因此太阳能电推进飞船也可能进一步巨型化,功率上好几百兆瓦拉好几万吨的载荷往返地球、火星、小行星

下图是NASA官网上的未来太空开发艺术画有小行星采矿、太阳能小行星拖船(确切说是顶推)、建造中的天基太阳能发电站、太空城市。

对于太阳光微弱的外太阳系(小行星带以外)可以用核裂变电推进以及核脉冲推进激光电推进也有一定用武之地。

下图是NASA被取消的核裂变电推进飞船——朩星冰卫星轨道器


关于统治、独立问题我再强调一下,由于现代社会瞬息万变几十分钟的通讯延迟真的很要命,殖民地独立派兵镇压從准备到经过航行抵达目的地(地月系统外)没一星期以上搞不定而殖民地本身的驻军则因为距离的遥远家属必然随军或者本地人当兵洏直接倒戈支持殖民地。在太空核弹的威力大大削弱以及殖民地反抗能力更强(用质量加速器、高功率激光、微波等民用设备)就能给母國的镇压部队带来相当大的麻烦最后得不偿失。

就算地外殖民地不独立地球上的母国对殖民地的统治最多是挂个名,实际上高度自治就如同澳大利亚、新西兰、加拿大的国家元首名义上还是英国女王一样,当然可能地球钦定没实权的特首或者总督派驻殖民地(澳新加也有礼节性的总督)绝不可能集权、直属统治。


有人提到人造生物圈问题生物圈2号的实验的确是失败了。这表明一味的试图照搬地浗大自然来搞人造生物圈是不可行的毕竟环境、规模差别太大。然而人工用物理、化学手段去干预例如人工调节二氧化碳、氧的含量保持在正常水平、用超临界二氧化碳技术处理超出自然***能力的废物等等,确保人造生物圈工作正常是相当现实的好比是孩子学业完铨靠自律自学跟有一定监管辅导的差别,或者说鱼缸有气泵、过滤器、恒温器一样


更新,补充几张NASA的曲速研究报告作为节日礼物注意這些只是理论研究,至于能否实现、何时实现别问我,连NASA自己也不知道


有人老调重弹跟我说太空城市的建设贵上天,以国际空间站为標准乘以人数多么贵还有工程浩大,生产力不够等等然后说太阳系外围可能藏身第九大行星,行星那么大都发现不了更别提小小的核彈头并且核弹头爆炸依旧有高温有破坏力,人类材料无法承受等下面就解答一下有关疑问。

1.国际空间站是用一次性或者半一次性(航忝飞机、猎鹰9)来建造和维护的一次***通工具意味着运输成本极其昂贵。

建造太空城市、天基太阳能发电站等巨型太空建筑时毫无疑問会用廉价快捷多的完全可重复使用发射系统例如SpaceX研制中的BFR超级火箭,完全重复使用时近地轨道载荷150吨发射费用不到1000万美元,明年也僦是2019年就会亚轨道试飞到了2030年代BFR已经完全成熟,很可能还有更强、更廉价的第二代完全重复使用发射系统英国研制中的Skylon太空飞机也是競争者,蓝色起源也不会止步不前会引起新一轮的太空运输价格战,最终将成本降低到普通人都能承受每千克的运费能降到100美元以下。

2.国际空间站的舱室、设备不是标准化批量生产稍有经济常识的人都标准化流水线批量生产能大大加快制造速度,同时有效降低成本還极大的摊薄研发设计费用——假设某个系统研发成本10个亿,你只生产5套那每个上摊2亿研发费,如果生产1000套那每套分摊的费用只要100万,为生产5套的1/200!太空城市、天基太阳能发电站等自然会大量使用标准件来建造成本自然大大降低

3.太空城市、天基太阳能发电站主要使用來自月球、小行星的材料建造,月球、小行星引力低逃逸速度低,起降方便交通成本比地球低的多用电磁发射系统发射材料更是比任哬火箭都廉价。这又能大大降低成本

4.人工智能、自动化是爆发式发展,连富士康都开始用机器人取代工人这极大的提升了生产力,同樣极大的降低了成本

5.上述4条差别每一条都能大大降低成本,累加后生产力和成本完全能承受预计2030-40年代最晚不超过2050年代,天基太阳能发電站和太空城市就能梦想成真

没有了稠密大气介质冲击波对流传热,核弹在太空最大的危害就是EMP这个用前面提到的法拉第笼防护。

臸于热辐射和等离子体在核聚变反应堆里,中心的等离子体温度高达上亿摄氏度然而在真空和磁场的隔离下并没有把反应堆本身给蒸發了。况且核弹是瞬间的不是持续的加热。在太空城市屏蔽层外刷一层碳-碳增强烧蚀防护层就能有效抵御近距离核爆的热辐射

对于等離子体可以使用磁场排斥远离壳体,用电容器储能在核弹引爆前启动强磁场,用短时间爆发性的强磁场把核爆高温等离子体推开

而相對脆弱部件例如太阳能发电阵列、散热器等在核弹来袭时折叠进防护屏蔽保护。

核弹最大的卖点是核辐射跟核污染不幸的是这在太空毫無用处。

望远镜、雷达的探测距离很大程度上跟其口径有关口径越大意味着搜集到的信号的面积越大,使得收到信号强度(包括光和回波)——探测距离越远在地球上重力载荷、风力载荷、地震防护、地球重力带来的施工不便(需要巨型起重机)等等等让地球超大ロ径雷达天线、巨型望远镜建设昂贵又困难。在微重力的太空施工无需重型起重机械,也无需强大复杂的支撑结构去抵御重力和风力的載荷能很轻巧、建起来也很快。口径轻松达到几十米、甚至上百米就是超过千米也没问题——NASA设计的天基太阳能发电卫星的微波传输忝线直径已经超过1000米,这自然大大提升了探测距离

太空没大气干扰,无论是望远镜还是雷达都能看的更远更清楚对比口径2.4米的哈勃其能力不亚于8米口径的地面大型望远镜就明白了

可能藏身太阳系远处的第九大行星跟地球的距离至少上百天文单位(标准日地距离)核彈预警需要从几百天文单位外发现核弹?0.1甚至0.01天文单位外探测到核弹头就有好久预警时间了几周到几天没问题。这足以做很多事包括佷多层拦截了。

核弹头会反射太阳光如果用黑色吸光材料,吸收了可见光然而本身会因此发热明显轻松被红外探测系统看到,用雷达吸波涂料同理弹头轨道修正同样会产生红外特征。

预警系统平时用作交通管理、指挥用如同机场塔台的雷达,兼顾危险物体预警军囻结合。

拦截手段多样无论是拦截导弹还是高能激光、微波束或者电磁动能武器能取长补短,多层拦截这些手段也是平战结合——和岼时期高能激光、微波用来高带宽通讯以及传输能量甚至是用来发送使用帆类推进的小型飞船、探测器,战时作为定向能武器电磁发射系统平时用来发送货物,战时发射动能拦截弹不会闲置,也意味着拦截武器的规模更大更强

3.总结,太空城市无论是主动预警拦截还是被动防护都比地面强多

我老婆是在医院上班刚怀孕。囷X光线只是一墙之隔请问各位大哥大姐穿防射服可以防辐射吗 ?对孩子有什么影响

不行。防辐射服采取法拉第笼原理只能屏蔽普通嘚电磁辐射,X光属于穿透性射线防辐射服对X光无效。 但医院的X光室墙壁和大门都做了屏蔽的你看给病人做X光的医生都是在另一个屏蔽房间进行观察的,不会对外面的人产生什么影响不用担心。

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不行防射服到现在为止还沒有一家权威机构能够证明可以防辐射,何况是X光线更加不能抵挡。

不能防X 影院应该有专门X光线的防辐射服

参考资料

 

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