宇航员未来或通过意识控制太空飞船 星际飞船宛如一小城

UFO爱好者

英国科学家提出一种全新理念——宇航员通过意识控制太空飞船运行

据国外媒体报道，宇航员在太空零重力环境下，身穿厚重的宇航服在很大程度地限制宇航员的运动技能。目前，英国艾塞克斯大学计算机科学教授里卡尔多-波利带领一支研究小组首次提出一个全新概念——使用大脑-计算机界面(BCI)控制太空飞船。

　　在实验中他们使用BCI系统模拟太空飞船操控，当然，他们简化了太空模拟环境。虽然太空环境应用BCI系统尚处于理论阶段，但科学家发现两个宇航员协同工作时具有较高的工作效率。

　　实验中测试者戴着包含66个电极的帽状装置，这是一种非侵入方式获得大脑信号，波利能够读取测试者的脑电图信号。为了放大大脑信号，研究小组通过计算机在屏幕上产生特殊的视觉刺激，这将帮助测试者产生大脑信号，进而模拟宇宙飞船在太空中的状况。“宇宙飞船”在屏幕上是一个较大的圆圈，“太阳”是一个较大的白色球体，当飞船逐渐接近时这个白色球体就会变大。在圆圈周围的一组8个灰色圆点是宇宙飞船移动的光标，每个圆点代表不同的方向，这些圆点将以绿色或者红色随机点亮。

　　为了实现飞船沿着特定方向飞行，宇航员测试者必须集中精力于这些圆点，识别圆点每次点亮时的颜色。对圆点色彩的专注将使大脑产生较强的脑电波信号。当测试者专注于飞船沿着正确轨道移动时，几台计算机将协同工作读取大脑信号并进行分析，实时呈现飞船的模拟飞行状况
解析未来星际飞船太空社区 如一座小城镇
据国外媒体报道，来自伊卡洛斯人类星际航行工程的景观建筑师、城市概念规划专家史蒂夫?萨默福德（Steve Summerford）认为人类在前往另一个行星系统的航行途中，需要什么的星际飞船。萨默福德一直从事地外行星开拓以及星际载人飞行环境的研究工作。尽管进行星际航行的宇宙飞船所能提供的生存环境与地球上差异较大，但是科学家们试图尽可能地让宇航员体会到在地球上的感觉。





研究人员设计的未来人类宇宙飞船



但目前为止还没有一艘宇宙飞船能将运载工具与宇航员完美地结合起来，相反，研究人员侧重于通过宇航员的经验积累探讨出可进行数个世纪宇宙航行后还具有可利用价值的设计，这些按当前最精密的工艺打造的工具可在未来被应用于建立一个遥远的太空殖民地，最多可容纳多达10000人的外星基地。本项研究提到了在1975年，由美国国家航空航天局的研究人员、斯坦福大学的学生联合开展的名为《空间殖民：一项设计研究》的课题。但近些四十年以来，科学家们基本都聚焦在宇宙飞船内部空间的合理分配以及飞船潜在运输效率的研究上。

现在我们所看到的许多关于恒星际旅行空间居住环境的构想设计，都体现出类似的特征，比如巨型宇宙飞船上的人们身着轻质金属或者特殊面料的服装在飞船内部飘动。目前，多个轨道空间站似乎在人类宇航飞行上积累了一些经验，比如美国国家航空航天局的天空实验室，俄罗斯的和平号轨道空间站，以及现在的国际空间站，都试图在模仿一些生存环境，其目的就是为了给未来的殖民者提供多种形式的“家的感觉”，而这些设计可能是徒劳的。

对于伊卡洛斯人类星际航行的设计人员而言，这些轨道空间站的人居环境是相对经济的，但是人类如果要进行数个世纪的恒星际旅行就要重新建立空间居住标准，要与地球上的建筑类似。可以在将大型宇宙飞船的内部空间打造成现今小区或者小城镇的生活模式。根据科学家对“空间居住区”的研究结果，认为每人需要大约50平方米的面积才能保持最低限度的舒适，如果是一个将近1万人的外星人类殖民基地，那么配套的生活设施总面积要求人均达到150平方米。

因此，如何分配宇宙飞船和外星基地的人居空间以及最小间距是未来人类拓展宇宙殖民地的一个重要基础研究。根据科学家们计算，为了使恒星际航行达到合理的人居环境，宇宙飞船需要有67万平方米的生活面积，其加压舱体积大约为1740万立方米，相当于三个帝国大厦的结构。在太空中航行要面对的最明显问题就是失重，在建造太空殖民地时这是最有利，也是最不利的因素。其明显的优势在于可以解决工程材料的重量问题、运输问题等，但是我们经过数十年的研究发现长期失重对人类的健康极为不利，因此我们需要人造重力场。

科学家认为可以通过建造一个巨型旋转式结构的宇宙飞船来产生人造重力场，利用离心力的原理可模拟出大约70%的地球引力。确切地说，通过垂直旋转轴我们可以感受到明显的重力作用，这里的面积大小就是进行星际航行的宇航员们生活居住的主要场所，为了能将此面积最大化，圆环是个理想的选择。从形状上看，球形面的重力场效率是极低的，而由多个环形圈构成的同心圆堆叠结构则更有效率。

另外，建设一艘恒星际宇宙飞船，需要突出模块化的设计理念。由许多个小型单元构成的大型宇宙飞船可允许未来的任务拓展，系统冗余设计等。在建造过程中，可在临时轨道上进行组装或者在拉格朗日点上进行装配，这样可使得建造过程更容易些和降低成本。内部的构造可模仿城市的设计，使用堆叠或者多层建筑，加强对垂直空间的利用。同时，也需要使用内空间进行植树、种植等农业活动，提供娱乐场所等。这支由科学家、材料工程师、城市规划师组成的研究小组，希望有一天可将这些设计理念赋予实施，打造出恒星际旅行的太空社区

未来太空飞船设计
在菲利普·迪克、威廉·吉布森、罗伯特·海因莱因等科幻作品大师笔下，未来造型新颖的太空飞船能够在其他行星、星系和空间之中自如穿梭。

　　对未来交通运输工具的设计很大程度上取决于人们的想象力，但是一些梦想家、设计师赋予这些新颖科幻设计新的生命。目前，conceptships.org网站列举了一些设计奇特的太空飞船和其他新颖的运输交通工具，有深水勘探宝藏的水栖船、科幻版的巡洋舰、奇特的太空货船等。






美国宇航局航天飞机发射场景



　　尼古拉斯·布维尔对于太空旅行非常着迷，他从小在美国佛罗里达州卡纳维尔角长大，目前他是一位游戏设计师，曾设计了许多电脑游戏图画和书籍封面。如图所示，这是它所绘制的美国宇航局航天飞机发射场景。






水栖船



　　杰弗里·特利设计的水栖船则是考古学家探寻水底宝藏的最佳运输工具，这种水下交通工具可以潜入水下未曾抵达的勘测深度，查找遗失的史前古器物，并记录不同寻常的生命形式。






空中轻型海盗船



　　空中轻型海盗船，大卫·利维决定在早先的设计原型上进行改进，科幻版的空中轻型海盗船。利维是SteamBot设计工作室主管，他想像一艘太空船飞翔于未探测的宇宙区域，使用高级伪装技术可实现“隐形”，让这艘空中海盗船隐藏于敌人的视野范围。此外，其膨胀型机翼采用太阳能动力，朝着太阳的方向在空中可像船只一样航行。
     
  
        






未来科幻巡洋舰



　　虽然23岁设计师本·马尤罗设计的这个未来科幻巡洋舰是艺术课作业，但是精美的草图使他感到非常欣慰。据他介绍，这艘“巡洋舰”主要的用途是探测未勘测区域、执行侦察搜索任务。






未来太空货船



　　工业设计师迈克尔·杰利内克设计的太空货船是他对学生们授课讲稿的一部分。他说，“这个太空货船的主要用途是在星系之间送递货物。”该太空货船强大的喷气发动机可实现最大化航空操纵控制，有能力航行于极端的大气环境中。






像三叶草的太空船



　　多媒体艺术家约耳·卡尔洛·艾马特使用Photoshop和ZBrush制图软件绘制了这种外型像三叶草的太空船。他设计的这个太空船可用于日常星际间旅行，虽然它仍是一种燃料动力驱动，很可能不久后能成为混合动力驱动。






“大黄蜂”太空船



　　杰克·帕克每天的工作并不是设计像《冰河世纪》等大型动画片的特效，他的工作是漫画设计制作。他所设计的这个太空船具有很快的飞行速度和致命的攻击能力。帕克说，“这非常喜欢这款第二次世界大战前的战斗机设计模型。”他在蓝天设计室担任高端计算机图形接口设计师。这个太空船明亮的黄色外壳，尾部黑条纹，使其获得“大黄蜂”的称号。






“Ferro”太空战舰



　　瑞典概念设计师西奥多·沃恩设计的太空战舰灵感来自于科幻电影《异形》和《终结者》，如图所示极具威胁的太空战舰可以部署军力，参加小型军事作战。这种太空战舰被命名为“Ferro”，可装配着杀伤性武器，承载8名乘客和1位飞行员

未来十大太空技术预测 激光动力将飞船推向宇宙

     
  
        
随着太空技术的飞速发展，人类所发现的宇宙空间越来越大，但是一些关键的太空飞行难题仍在制约着 人类飞往更远太空的梦想。为了飞得更远这个目标，科学家们研究了多种新技术和新思想，用于未来的太空旅行计划。近日，《新科学家》网站对其中的十种未来太 空技术进行了介绍和分析，并逐一评估其实现的可能性。

　　以下就是科学家认为未来可能的十种太空技术，尽管其中部分技术几乎是不可能实现的。

　　1. 离子推进器






离子推进器

　　可行性：数年后或将实现。

　　传统的火箭是通过尾部喷出高速的气体实现向前推进的。离子推进器也是采用同样的喷气式原理，但是它并不是采用燃料燃烧而排出炽热的气体，它所喷 出的是一束带电粒子或是离子。它所提供的推动力或许相对较弱，但关键的是这种离子推进器所需要的燃料要比普通火箭少得多。只要离子推进器能够长期保持性能 稳定，它最终将能够把太空飞船加速到更高的速度。

　　相关技术目前已经应用到一些太空飞船上，比如日本的“隼鸟”太空探测器和欧洲的“智能1号”太空船等，而且技术已经取得了很大的进步。未来最有 希望成为更远外太空旅行飞船推进器的可能就是VASIMR等离子火箭。这种火箭与一般的离子推进器稍有不同。普通的离子推进器是利用强大的电磁场来加速离 子体，而VASIMR等离子火箭则是利用射频发生器将离子加热到100万摄氏度。在强大的磁场中，离子以固定的频率旋转，将射频发生器调谐到这个频率，给 离子注入特强的能量，并不断增加推进力。试验初步证明，如果一切顺利，VASIMR等离子火箭将能够推动载人飞船在39天内到达火星。

　　2. 核子脉冲推进器






核子脉冲推进器

　　可行性：非常有可能实现，但危险性很大。

　　在这十项技术中，在普通人看来，最危险、最不计后果的一项应该是核子脉冲推进技术。核子脉冲推进技术的基本思想就是，在推进火箭的尾部定期扔出 一个核弹，用作推动力的来源。这个匪夷所思的想法，却恰恰是美国国防部高级研究计划署提出的。高级研究计划署的这项研究计划代号为“猎户座计划”，是 1955年美国实实在在考虑过的一项计划。计划的目标是研究一种适合快速星际旅行的推进方案。在高级研究计划署最终拿出的方案中，推进火箭被设计成一个巨 大的减震器，而且还有厚重的辐射屏蔽用于保护乘客的安全。
     
  
        

　　这个方案看起来可行，但它可能会对大气层造成严重的辐射问题。因此，到20世纪60年代该计划最终未能真正实施。尽管存在许多担忧，仍然有人在继续研究核子脉冲推进技术。理论上讲，核弹动力飞船速度可以达到10%的光速。以这样的速度到达最近的恒星可能需要40年。

　　3. 核聚变动力火箭






核聚变动力火箭

　　可行性：有可能，但最少要数十年之后。

　　依靠核动力的太空飞行技术并不是只有核子脉冲推进器，还有其他的核能利用方式。比如，在火箭上安装一个裂变反应堆，利用裂变反应堆提供热量喷射气体，从而产生推动力。不过，这种核裂变动力火箭与核聚变动力火箭相比，仍有很大的差距。

　　在核聚变反应中，核子被迫进行聚合从而产生巨大的能量。大多数的聚变反应堆都是利用托卡马克装置将燃料限制在一个磁场之中来驱动聚变反应的。但 是，托卡马克装置太重，并不适合用于火箭之上。因此，核聚变动力火箭必须要采用另一种触发聚变的方法，即惯性约束核聚变。这种设计以高能光束(通常是激 光)来代替托卡马克装置中的磁场。当聚变反应发生后，磁场再引导炽热离子喷向火箭尾部，实现核聚变火箭的推进力。

　　4. 布萨德喷气式引擎






布萨德喷气式引擎

　　可行性：存在巨大技术挑战。

　　所有推进火箭，包括上述的核聚变动力火箭，都存在一个相同的关键难题。为了实现更快、更远的目标，火箭上必须要携带更多的燃料，更多的燃料必然 会增加火箭的重量，进而会减小推进力。如果想实现星际间旅行，就必须要避免这种情况。于是，1960年，物理学家罗伯特-布萨德提出了一种喷气式引擎，布 萨德喷气式引擎或许可以解决这一难题。

　　布萨德喷气式引擎原理和上述核聚变动力火箭一样，但是它并不需要携带足够的核燃料。它首先是将周围太空中的氢物质进行电离后，然后利用强大的磁 场吸收这些氢离子作为燃料。虽然布萨德喷气式引擎方案没有上述核聚变动力火箭中的反应堆问题，但是它所面临的问题是磁场大小的问题。由于星际空间中氢物质 很少，因此它的磁场必须要足够大才可行，甚至要延伸到数千公里之外。除非是发射前进行精密的计算，设计出飞船飞行的精确轨道，这样就不用携带多余的燃料， 也不再需要巨大的磁场。不过这种想法又出现一个弊端，那就是飞船必须要按既定轨道飞行，不得偏离，而且从其他星球返程则变得更加困难。
     
  
        

　　5. 太阳帆推进技术






太阳帆推进技术

　　可行性：完全有可能，但适应空间有限。

　　这是另一项不需要携带足够燃料的技术，因而理论上讲也可达到极高的速度，不过它往往需要一个时间过程才可完成这一目标。与传统的利用风力进行航 行的帆船相比，太阳帆是从太阳光线中吸取能量。目前，太阳帆推进技术已在地球的真空室内取得试验成功。然而，在太空轨道上实施相关试验则以不幸而告终。比 如，2005年，世界上最大的业余太空科学组织美国行星协会研制了一艘名为“宇宙1号”的太空飞船，它的太阳帆运载火箭因故障而坠毁。

　　尽管在技术的萌芽阶段出现许多问题，但是太阳帆仍然是一个非常有希望的未来太空技术。至少它可以保证在太阳系内飞行，太阳的光线可以为它提供最强大的推进力。将来，人类将可能会主要利用太阳能实现星际间旅行。

　　6. 磁场帆推进技术






磁场帆推进技术

　　可行性：只适合相对较近距离太空旅行，如太阳系内。

　　与太阳帆不同的是，磁场帆是由太阳风提供推动力，而不是由光线提供推动力。太阳风是一种拥有自己磁场的带电粒子流。科学家提出，在太空飞船周围 制造一个与太阳风磁场相排斥的磁场，这样就可利用磁场的排斥力推动太空飞船飞行。与此相近的相关技术还有“太空蛛网”技术，这种技术就是在太空飞船周围延 伸出一个带正电的电网，这样的电网可以与太阳风中的大量的阳离子相排斥，从而获得推进力。

　　不管是磁场帆，还是“太空蛛网”技术，都是在利用磁场进行“冲浪”，磁场力使得太空船能够改变轨道，甚至驶离行星际空间。然而，太阳帆和磁场帆都不适合恒星间旅行。当它们远离太阳时，光线和太阳风的强度都急剧下降。因此，在太阳系外，它们没有足够的动力驶往其它恒星。

　　7. 激光动力推进器






激光动力推进器

　　可行性：存在极大的技术挑战。

　　既然太阳不足以推动恒星际太空飞船，于是有科学家提出了激光动力推进器技术，利用一束强大的激光将飞船推向太空，其中一项技术就是“激光烧蚀” 技术。所谓的“激光烧蚀”就是利用强大的激光来烧蚀飞船尾部的特殊金属，金属逐渐蒸发形成蒸汽从而提供推进力。另一种相似的技术就是由物理学家和科幻小说 家格里高利-本福德所提出的太阳帆技术，就是在太空飞船上安装一种太阳帆，太阳帆上涂有一层特殊的油漆。从地面之上发送微波束，微波束“燃烧”特殊油漆中 的分子从而产生推进力。这种技术或许将使得行星际间旅行更快。
     
  
        

　　激光动力推进技术也存在许多重大挑战。首先，激光束必须要精确聚焦于飞船之下，即使距离再远，激光束都不能有丝毫误差。否则，飞船会因为得不到 足够的能量而坠毁。其次，激光束生成设施的功率必须要超级强大。在某种情况下，它所需要的能量可能会比人类目前所有的能量输出还要大得多。

　8. 时空扭曲技术






时空扭曲技术

　　可行性：不太可能。

　　1994年，威尔士大学物理学家米古尔-阿尔库比列提出了星际物质利用技术。在这种设想中，飞船推进力主要由一种至今未被发现的物质--“外 星”物质提供。这是一种粒子，具有负质量和负压力。它可以扭曲时空，从而使飞船快速接近前方的空间，而后方的空间在不断扩张。飞船就好象处于一个不断膨胀 的泡泡中，可以飞得比光速快，而且不会违背相对论的原理。

　　然而，阿尔库比列的技术思想存在许多问题。首先，为了维持这种时空扭曲，需要巨大的能量，这种能量或许会比整个宇宙的全部能量都要大。其次，这 种驱动器可能会释放出大量的辐射物，严重威胁飞船乘客的生命安全。此外，关于这种外星物质是否存在，至今未有定论。因此，从物理学上讲，很难实现这种扭曲 的泡泡。

　　9. 虫洞利用技术






虫洞利用技术
　　可行性：完全不可能。

　　既然有人可以想到时空扭曲，于是就有其他科学家想到了时空隧道。他们认为，或许利用虫洞可以实现这一想法。虫洞的概念是由美国著名物理学家约翰 -威勒尔提出的，意思是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。关键的问题是，虫洞确实存在吗？如果存在，我们是否能够穿越它们？然而，这些问题至 今没有答案。可能与上述的未知外星物质一样，虫洞并不存在。

　　20世纪90年代，物理学家塞尔古-科拉斯尼科夫又提出了另一种虫洞概念。然
     
  
        
而，所有这些虫洞理论都不能提供虫洞确切存在的证据，更无法提出一种切实可行的时空穿梭方法。如果科学家们能够找到答案的话，那么太空飞船的速度将不仅仅是光速的概念。

　　10. 多维空间技术





多维空间技术
　　可行性：难以理解。

　　我们通常能够看到的宇宙空间通常是三维的。不过德国物理学家巴克哈德-海姆提出，如果宇宙中存在更多空间维数，飞船则可以穿行其中，实现极端速 度。这种极速飞船可以在几分钟内到达月球，飞抵火星只要2.5个小时，而到达半人马座阿尔法星系也只需要80天。然而，这种思想实在难以理解，海姆的理论 从来没有得到过同行们的认可。

　　除了上述10项技术之外，还有一些更理论化的技术，比如暗物质火箭、黑洞恒星飞船等。科学家希望，所有这些技术将来都能够派上用场