未来科技：太空环境地球化，将冰冻胚胎送入太空

念小秋

假设我们永远困在地球这个微小而单一的星球上，那我们将会多么压抑苦恼。但当我们积极探索外太空时，总会有一大堆问题横亘在我们与先进文明之间。幸而，我们的创新永无止境，而我们的好奇心又总能引领我们找到看似不可能的解决方案。
10.力场防护罩

2008年，英国卢瑟福阿普尔顿实验室的科学家们开发了一种屏蔽太阳杀伤粒子的强力电磁场。在太空历险电影中，这种强力电磁场通常被描述为一种作战武器，但现实生活中的力场却远没有如此酷炫，然而它的作用却更为显著，因为它能保护宇航员免受辐射的伤害，降低其患癌症的几率。另外，它将取代传统的防辐射装置，减轻飞船负荷。
这个“迷你磁场”将来自太阳的大量有害辐射转移开来，使飞船上的宇航员免受伤害。它是模拟地球周边磁场所造，防辐射能力极强，太阳辐射中的带电粒子在遇到这个无形盾牌后就会被弹回。它的升级版还能在太阳耀斑爆发之时救人性命，未来还有望用它改变激光方向。
尽管这项科技或许对我们的首次火星探险有帮助，但这段5800万公里（3600万英里）的旅程颇为耗能，因此目前尚未将其投入使用。
9.空间太阳能发电站

日本人口稠密，家用电器及机器设备耗电大，但其本土资源又极度匮乏，因此能源危机不日便将卷席日本。福岛核灾难又使这个地震频发的国家对核电的使用心有余悸。此外，日本的人口虽是美国加州的三倍，但其领土范围却远不及加州，没有足够的空地可用来建立地面太阳能发电站。
幸运的是，日本宇航探索局 (JAXA) 针对能源匮乏问题提出了一项地外解决方案，以减少日本对全球资源的依赖性，即在地球同步轨道上建立一个大型反射镜。这个大型反射镜将收集而来的太阳能储存在接收器上，再以微波形式传输至地球的接收天线。
这项科技创新历经百年历史，早在20世纪初期，特斯拉（Tesla）就曾提出无线电力传输理论，60年前，人们根据这个理论发明了光电池。而在轨道上建立太阳能发电站的想法又是一项理论革新，因为在不受大气妨碍的情况下，太阳能电池将会更为高效持久。但日本宇航探索局在建立空间太阳能发电站方面还有诸多问题尚待解决，因此日本的空间太阳能发电站拟将在25年后建成。
8.太阳风帆取代燃料或引擎

太阳风帆的应用可能会给宇航动力领域带来质的飞跃。相较于昂贵笨重的化学燃料，太阳风帆的优点更显，它能直接从太空中获取无尽能量，为自身以及未来飞船提供动力。
太阳风帆将现代尖端科技与古时交通方式融为一体，其展开面积可达1210平方米（13000平方英尺），它的运行原理类似于古人千年前御风而行的帆船，通过收集太阳周围离子所产生的风力来推动飞船行进。
美国宇航局拟在2014年11月发射一艘迄今为止最大的太阳帆飞船，“猎鹰9号”火箭将执行此次发射任务，同时，我们还可将太阳帆飞船作为太空气象站，以观测太阳运动。飞船的运行则依赖于太阳光子碰撞在风帆上所产生的微小推力，而风帆就能在没有引擎与燃料的情况下利用这微小的推力为自身以及附属其上的飞船提供行进的动力。
虽然将要发射的这艘太阳帆飞船的动力只能依赖于作用其上的太阳粒子所产生的推力，但它未来的升级版本却能发射轨道激光束，这样就能使收集到的能量更为集中恒定。未来数百年里，兴许就会有一艘负载有巨型风帆的宇宙飞船出现，这样我们只需几百年时间就可抵达临近的恒星系统（离我们最近的恒星距我们有4.3光年）。
7.殖民月球而非火星

虽然相较于其他星球，火星的环境较为舒适合宜，似乎是作为人类下一个家园的不二选择，但其殖民难度远远高于以往我们所做的任何事。
那么我们为什么还要自找麻烦？相比之下，殖民月球似乎更为可行，一部分原因（也是最显而易见的原因）是它离地球很近。距离当然不会是唯一的考量，鉴于火星的地理环境，要实现火星的地球化，我们将会付出艰辛的努力。而月球的地球化则较为容易，因为月球表面上有许多古时岩浆流造成的巨大地下洞穴。
在月球地壳之下建立的基地可为宇航员提供一个安全的环境，避免辐射、微陨石冲击、极端温度以及沙尘暴等危害。另外，月球上还有大量的陨石坑，这些陨石坑内的温度、压强和含氧量都适宜人类生存。
6.使用人造肌肉的新型航天服

麻省理工学院的科研人员一直想找到一种轻便柔软的服装来替代传统的笨重航天服，其材质最好可以媲美阿迪达斯运动服。未来宇航员需要在星球表面进行一些诸如铲土掘石的活动，在这种情况下，宇航员只有衣着轻便，才能活动自如。
目前的航天服制约着宇航员的行动，灵活性较低。麻省理工科学家设计的新型航天服类似于弹力紧身衣，能够自动收缩，包裹皮肤，同时其内部嵌有微小的肌肉型线圈，可以延缓宇航员的肌肉萎缩。
更为重要的是，这些肌肉型线圈还可以为航天服加压，而传统航天服基本上就是一个气球，你得不断地向里面充气，才能使宇航员在真空环境下存活下来。由于新型航天服并不需要人为向里面充气，因此它也就不再像传统航天服那样笨重庞大。
同时新型航天服的特殊材质使其能根据宇航员的身体需要自动调节温度，甚至在不使用时自动“闭合收缩”。航天服中的线圈采用的材料是形状记忆合金——这种灵活且富有弹性的材质能够“记住”自己的形状，并在遇热后恢复原状，因此宇航员能够快速穿戴。另外，这种新型航天服的外形也很漂亮。
5.将冰冻胚胎送入太空

“伊卡洛斯工程”（Project Icarus）提出以胚胎替代宇航员进入太空的计划，这可能是关于星际航行最疯狂的设想。星际航行所需时间过长，而人类寿命有限，远不足以完成这项伟大工程。
“睡船”（Sleeper Ships）或“种子船”(Seed Ships)将会作为胚胎的巨型冰冻舱，护送胚胎进入太空。如此一来，人类殖民宇宙的梦想将以冰冻胚胎的形式实现，而且据“伊卡洛斯工程”所预测，如果有需要的话，这些胚胎还能孕育新生命。这样我们也就不用担心飞船速度与太空辐射的问题，同时，也可以避免宇航员再做一些无意义无成效的尝试。另外，胚胎一旦进入外太空，就会被移植到人造子宫中进行孵化。
虽然一些主要的太空机构将其视为空想计划，并未予以重视，而且要实现这项伟大工程，飞船的动力与孩子的抚养问题都亟待解决，但不论怎样，这都将是一个有趣的研究课题。
4.在火星或月球上培育植物以供食用

食物供应将是未来太空殖民的一大难题。如果人类要在太阳系建立“第二家园”，那么指望地球永恒的食物供给就显得不切实际，因此“第二家园”的居民必须自给自足。鉴于此，科学家们曾尝试在不同类型的外太空土壤中种植一些农作物，并且都取得了不同程度的成功。
这些土壤样本由美国国家航空航天局(NASA)提供，采样于地球上火山喷发所生成的土壤，种类多样，足以模拟月球与火星上的土壤成分。唯一的区别在于硝氮与氨氮成分的差异，这两种物质可能有助于改善土质。
科学家们在土壤样本中移植了不少植物幼苗，种类丰富多样，包括小麦、胡萝卜、番茄和芥末。他们还在太空中栽种了一些固氮微生物，以此将大气中游离态的氮元素转变为生物体能吸收利用的氮元素，因为氮元素对植物生长至关重要。
科学家们还发现有些植物即使在没有营养素的情况下也能适应外星土壤。相较之下，火星土质最为适宜，而月球土质最为恶劣。有趣的是，火星植物的口感甚至要优于控制中心的食物，而控制中心的土壤则采样于河底。然而，这项研究仍有困难尚待克服，一方面，外星上的微重力将会使问题复杂化，另外，水分保持也将是一大技术难题，因为在研究时，样本植物是被栽种在花盆中的。
3.用激光束“蒸发”来袭小行星，使其偏离运行轨道

虽然迄今为止，地球暂时还没有被较大一点的行星所袭击，但行星碰撞地球的问题一直为人类所关注。并且，太空巨石对地球的周期性碰撞，使我们不得不考虑到，或许在未来的某一天，行星碰撞将会彻底摧毁地球。
有人提出用一颗巨弹将行星炸为碎片，但这个方案明显不可行，因为爆炸所生成的放射性碎片会飞向地球而不是回到太空中去。而用高温激光“蒸发”行星似乎是最佳的解决方案。
科学家们提出了许多激光防御方案，其中包括“定向太阳能小行星瞄准与探测系统”，简称DE-STAR，它有点像一个摊开的巨型书夹式火柴纸板，夹板的一面是吸收光能的太阳能电池板，另一面则用以集合激光，使其汇为一道强有力的激光束。
令人称奇的是，这道激光束可以聚焦1.48亿千米(0.92亿英里，约等于地球到太阳的距离)以外的直径为30米(100英尺)的小行星。这就像是给小行星接上了一条长尾巴，而这条“尾巴”会“蒸发”小行星，或使其运行轨迹偏离地球。但这项计划过于复杂，可能在30至50年内都不能实现，因为光是这个“巨型书夹式纸板”的其中一面所需长度就约为10千米(6英里)。
2.利用“狐猴”机器人进行太空探测

美国航空航天局所辖的喷气动力实验室(JPL)正在研发一批高度灵活的“攀岩”机器人。这些机器人被统称为“狐猴”机器人（Lemur Bots），它们的最大价值在于能够附着于小行星之上。
虽然人类已经能够将机器人送上小行星或彗星之上（这是数学史上令人难以置信的壮举），但要使机器人成功附着于太空岩石之上且能随意脱离，则是一个前所未有的新考验。“狐猴”机器人身上安置有许多微小的支撑物，用以固定机器人身体，使其既能牢牢抓住行星表面的立足点，又能轻松脱离其上，继续下一段“旅程”。其原理类似于维可牢尼龙塔扣(Velcro)。
“狐猴”机器人带有关节的灵活四肢使其能附着于彗星表面进行长期作业，采集所需样本。并且由于它们基本不受重力影响，因此一个大喷嚏就能使其轻易飞离太空。这些机器人还能被送上火星，使其攀附于熔岩管之上采集样本进行研究。
1.用于太空制氧的人造树叶

缺氧环境下的宇航员必死无疑，因此要是我们能找到一种科技含量低的简易制氧方法，那无疑是航天史上的一大幸事。英国皇家艺术学院的一名学生Julian Melchiorri就研发了一种能制氧的人造树叶。
这种人造树叶是由植物中所萃取的叶绿体合成，犹如一座悬浮于丝蛋白之上的小型生物制氧厂，能将二氧化碳、水和光转化为人体在太空中所需的氧。虽然太空中的微重力会对植物生长造成影响，但这种人造树叶完全不用有此顾虑。
这种人造树叶还有助于太空环境地球化，因为它如丝般光滑轻盈，能够被安置在太空中的任何地方。在太空中生活的宇航员可以将它们堆放在太空舱的墙边，也可以将其悬挂于舱顶。它能在任何密闭空间中制造出人类赖以生存的氧气。
这种人造树叶的唯一所需就是水，因为太空中有充足光照，而昼夜工作的宇航员也能制造足够多的二氧化碳。此外，水在太空中也极易获得，因为美国航空航天局和其他太空机构已经能够利用先进技术将尿液转化为可饮用的水资源，并且通过不断地试验，这项技术已经日趋成熟。
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