世代飞船

我不是美女

　　从原始人类第一次抬头仰望夜空的时候算起，我们向往璀璨的星空已经有了几十万年的历史，可现在人类到过宇宙最遥远的地方只是距离地球三十八万公里的月球。做为人类的一员，笔者也非常向往无垠的宇宙，以人类现在的技术来说，要达到万分一直的低光速都很难，更别提那些遥远的星系了，于是科学家和科幻作家提出了低光速的旅行方法——世代飞船。
　　在漫谈《世代飞船》的上篇里，我们已经有了飞船的设计雏形和比较理想的能量源，本篇则要说说飞船的内部。
　　首先是循环系统。大家所知的宇宙空间几乎是真空状态，但人类是离不开氧气，所以世代飞船内部肯定是要充满了空气，并且密闭性要非常好，因为这是上万年的航行。密闭性以人类现有的技术来说完全可以做到，加上一定周期的检查维护基本可以保证一定等级的密闭性。密闭性有了，可是面对长达万年的旅行，我们不可能一次性带上足量的压缩空气，还有人类生存必要的水，而解决这一办法的是循环系统。世代飞船上的循环系统其实是指循环再生、循环再利用，比如在日常生活中的水，几乎完全要过滤循环使用，还包括尿液，这必须有严格的循环率才能保证飞船在漫长的飞行中有水用。世代飞船的循环再生系统是指整个飞船内部生态圈内的资源再利用，其实就是一个可以自给的生态球，也许有朋友买过简单的生态球，比如在封闭的玻璃球中有一些水草和小鱼，在合适的光照条件下草和鱼都可以自给自足的活一段时间。同样，飞船的生态圈也需要这样的循环，需要氧气，需要绿色植物转换二氧化碳，最简单也最实用的方法是种植大量的绿色植物，这样一来可以解决氧气问题，也可以为飞船提供粮食来源（这里就不再赘述具体种植的物种和种植面积，有封闭实验证明过虽然有所损耗但在接受范围之内）。而整体的大循环则包含一切可以循环再利用的物质，例如水、氧气、各种食物残渣，甚至包括飞船上人类的尸体——火化后撒在田里当做肥料，这可能使人不舒服，可事实在地球上无论我们在不在意，自然界一直做着这样的事情，只不过在世代飞船上我们需要人为的强制循环，原因嘛还是那句老话——这是上万年的漫长航行。上述提到的循环系统在现代也在做着小规模的实验，而如今在空间站上、在我们的天宫一号上也应用着这样的简略系统，比如最大可能的循环利用水。

　　循环系统随着科技的发展会有所进步而逐渐完善，下面要说说备用物品或者说备用系统。人类制造的机器可以用多少年？十年？二十年？世代飞船是个庞大的系统，整艘飞船按照人类现在精密加工的水平，最多也就可以运行五十年左右，期间可能要更换各式各样的零件。开车上过高速公路的朋友可能知道，路上每隔一段距离会有休息站，有的还有维修点，但是在世代飞船的航线上可没有这样的休整区，这样我们就需要准备大量的零备件用于替换和维修。那么要准备多少零备件呢？按照损毁率和航行时间计算起来不会太难，或者带上一些制作的工具，也需要培训一定数量的船员来制造备用零件和维护飞船。备用系统虽然看起来比较简单，但是某些零件一旦损毁在宇宙中就再无可能补充，所以从飞船设计伊始就需要进行复杂的计算，带上富裕的零件，这并不是一个人能完成的工作，需要数目众多的专业人员根据飞船的规模和航行时间来做出计算。或者选择另一种模式的飞船，在太空建造一个能自给足够大的城市，有着各种工厂，这样大的混沌系统更难，人类现有的能力几乎无法设计完整 。

　　前边讨论了飞船的制造、发射，飞船内部的循环系统和备用零件，下边要提到也是非常关键的一个方面，就是重力系统。你可能还记得天宫一号上宇航员的失重状态，这是人类的一大敌人。在长期的失重状态下，会出现心血管功能障碍、免疫力下降、肌肉萎缩、内分泌机能紊乱、骨钙质代谢紊乱等等问题，虽然可以通过加强肌肉锻炼来延缓这些问题的出现，但是不能够完全避免。有没有什么方法可以解决始终失重带来的问题呢？有的，人造重力。这四个字说起来简单，但是做起来很难。在科幻小说中出现过纯粹的“人造重力”，比如有这样一块重力板，站在上边就可以产生和地球表面相同的重力，但是这样的“人造重力”以人类现在的技术来说就是天方夜谭。另外一种人造重力就是要靠离心力了，或者正确来说是向心力。我们需要把飞船建造成一个如图所示的圆柱体，这个圆柱体沿着轴心做匀速的自转，这种情况下如果有人在圆柱体的内表面的话，就会“感觉”到重力。具体产生多大的重力，需要经行飞船直径和自转速度的相关计算才能具体得出。这样的圆柱体结构的好处是可以分层，横切面就如同树的年轮一样，不同的层在相同的圆柱体自转周期下产生的重力不同，可以满足人类不同的需求。有心的朋友可能想到了《与拉玛相遇》这篇小说中出现的拉玛，这仍然是阿瑟•克拉克先生的作品。其实《与拉玛相会》中出现的外星飞船拉玛就是一个很标准的时代飞船，只是按照人类现在的技术水平来说，没有办法做到那么大，而且材料上也不允许，但是做个缩小版、自转速度快一些、而产生一定的重力是可行的。

　　说完了飞船内部，还需要提下飞船外部的防护层。宇宙空间有各种致命的射线，过多的照射会使人患病，所以必须在飞船的外部设置防护层。理想的防护层是人造强磁场防护层。举个容易理解的例子——地球的磁场有效的减少了宇宙射线对地球生命的影响。即使这样的强磁场防护层人类的技术还未能完全实现，我们也可以做物理加厚的防护层。总的来说达到一定要求的防护层基本可以做出来，但最理想的是强磁场防护层。
　　前边讲了世代飞船的几个方面，可能有些读者觉得有些乏味，但这只是相当笼统的规划和介绍了下世代飞船的制造和结构等一些问题，其实每个方面拿出来都需要几个专业领域的科学家共同研究才能够实现，需要非常仔细的设计和制造，马虎不得。
　　有的科幻作品中出现过改造小行星来做飞船，其实这样设想也非常好。找到适合的小行星，撞上动力系统，进行生存环境的改造，而且比较方便的一点就是有些小行星上有水，有致密的岩石结构，可以省去防护层。小行星改造成世代飞船的过程也不外乎上面介绍到的几个方面，关键是保证飞船内部搭载人员的长期生存且延续下去。（日本著名科幻漫画家贰瓶勉的作品《希德尼亚的骑士》中就描述了用一颗小行星改造的世代飞船，有兴趣的朋友可以去找来看一看。）
　　最后来做个总结，以人类现有或者说近未来的技术来造一艘世代飞船是可行的，但是前提是需要巨大的投入，这使得世代飞船的目的性非常强才可以。比如有确凿的证据找到了一个适合人类居住的星球，并且有实力雄厚的财团支持；再比如，如《流浪地球》中出现的氦闪灾难，人类为了使种族延续，可以做多艘的世代飞船逃离地球。也可能并不需要这些目的，当我们技术达到一定水平，人类势必会去其他适宜的星球进行开发和殖民，这时候就该世代飞船登场了。

【作者简介】
    吕默默，老幻迷，南瓜地写作小组管理者，曾用笔名fengyedao、刀子，微生物学博士。写小说、书评，爱读书，会弹琴，爱旅行，爱电影，对时尚审美差。　

snake13jack

很不错的帖子啊~~顶一个~嗯嗯~支持支持~

我不是美女

snake13jack 发表于 2014-10-24 14:58
很不错的帖子啊~~顶一个~嗯嗯~支持支持~

那你说说   哪里好了？

qjcncwy

3D打印成熟后就有可能