回新客星站首頁  移民外太空之夢

  前圓山天文台台長 蔡章獻

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  在二十一世紀末期,月球上可能已設置了天文台和地理地質研究所,有許多太空建築技術員將來到月球基地上,以便擴張都市建設。

  包括歐洲探險家、中國人、日本人將陸續到達月球各地設置各國基地。

  人類自古以來對於天上星星、月亮、太陽持有無限的嚮往。自—九五六年第一顆人造衛星升空以來,人類意識到太空開發將是未來必須認真思考的議題。太空是純潔無垢、無重力、無菌的世界,有著無盡的資源及巨大能源。始終困居於資源有限的地球的人類探知,在地球上社會的進步是有限的,而人口增加、過度開發的結果,總有一天能源將會枯竭。同時,地球本身也有被其他天體衝撞、地殼構造變動或太陽逐漸衰老等危機。

  目前,地球人口已超過六十億,估計一百年後將達到二百億,而兩百年後將突破五百億大關,屆時每人的居住空間將僅有一平方公尺,如何能夠生活下去呢?現今地球環境正逐漸惡化中,糧食不足,可以想見的是,當各國開始爭奪食物時,戰爭可能隨時會發生。人類意欲解決當前困境,儘速利用外太空的豐富資源並從事太空開發,可能是無可選擇的當務之急。

太空探測的成果為人類前進太空增加更多可能性
  
近年太空探測的成果,在月球兩極的暗淡坑洞裡發現冰層,這個發現大大提升了人類往月球建立基地,或將月球作為前往其他星球時的中繼站的可能性。此外科學家發現在火星兩極有大量凍結冰層,又在火星的沙漠地區發現古代曾有大量的水存在的跡象,加上岩石表面留有洪水沖刷的痕跡,也許尚有地下水也未可知。至於如金星和水星那麼灼熱的星球之兩極地區,乃為太陽光照射不到的地方,也有結冰區存在,又如木星第二衛星歐羅巴的冰凍表層底下,據估計可能為海洋,有水即可能有生命跡象,這些都為人類前進太空增加了更多可能性。土星第六衛星泰坦也是擁有海洋的星球(海洋是由甲烷構成的,可供作燃料)。而 1970 至 1990 年代所發現的六顆大彗星(包括 70 年的培聶、73 年的克荷德、76 年的威斯特、86 年的哈雷、96 年的百武、97 年的海爾.博普等)均發現大量的水存在。據最新的研究,大彗星含有的重氫(氘)和地球海洋的重氫含量相同,可證明地球在形成初期,曾有大量彗星如雨點般衝撞地球,並造成今日的海洋。

  廿世紀的太空探測以登陸月球為主,而由於太空中沒有與地球相同的空氣,所以前往月球或其他星球時便必須攜帶氧氣,因比於地球軌道上建造太空站便成為絕對必要的了。理想中的太空站是指有太空人常駐的半永久性、繞著地球旋轉的巨型人造衛星,可以容納五噸重的太空船或太空梭出入,並有工作人員輪班交替,站內有幾個房間,分別作為觀測及日常工作之用。初步的小太空站重約二十噸,可發射五噸級大型衛星,可作科學觀測、生物學實驗和材料測驗等。若要由地面上發射兩個二十噸級衛星,太空中就必須設有四十噸級太空站;若欲發射一百噸級的衛星,就必須設有一百噸級太空站,以此類推……。

  理想中一百噸級以上的太空站應設計成甜甜圈形,以使它在旋轉時所產生的離心力,可以讓太空站內部的人向外側站立而不墜。至於圓筒形太空站,則內部無重力,可容納三十人,對外連絡時可用五人座太空船(如太空梭)。大型太空站構造較複雜,無法以單筒火箭發射,因此,在美國太空總署(NASA)計畫中的太空站,將以六支圓筒合為一束,發射升空後,將六支圓筒分別向外打開(如打傘一樣)成為六角形太空站。該型太空站直徑三十公尺,可容納三十人。

二十一世紀中期可能曾有一萬噸級的太空站出現
  據估計,21 世紀末期一千噸級的特大甜甜圈形太空站可能會出現,該型太空站直徑約五十公尺,可容納一百人,內部配備電力機械室、物理化學研究室(低溫、真空、弱引力狀態下的物質研究)、生物學研究室(弱引力或無重力狀態之動物、植物成長之研究)等設施。太空站所需能量,主要取自太陽能,亦可利用原子能,製成太陽爐,利用大反射鏡收集太陽光,該反射鏡係由磨光的金屬製半球面構成,把陽光集成一點,焦點上的水銀管線在陽光加熱下,所產生的熱能再帶動反射鏡背後的渦輪,能量便可如此一再循環下去。

  只要有光有水、二氧化碳和肥料,即使沒有土壤,太空站內仍然可以栽培綠色植物,植物也能成長繁茂。由於太空站擔負著與地球和月球基地連絡的使命,因此必須設有電訊室。在 21 世紀中期,據估計,可能會有一萬噸級的太空站出現,屆時地球觀光客將可望有機會參觀太空站,而站內為處理人類所製造約二氧化碳及排泄物,將種植可放出營養物質的微小植物。

  在人類登陸月球之後,太空總署因預算刪減,以至於耽誤了月球基地建設的計畫。在原先所設計的圓頂式研究設施中,必須使用特殊耐力材料建構月球基地,以保護流星衝擊及強烈陽光,以及太陽放射能的影響。而圓頂屋內則必須充滿空氣,以防止一百度以上的高溫和零下一百五十度的低溫,若基地設於地面下兩公尺就能特別有效地隔絕溫度,因比將有半數的建物會設在地面下。類似這樣的基地,大約需要 20 至 50 個操作人員,屆時發射的火箭將可望達到一千噸,登月船約 250 噸,如此規模的火箭與登月船不必在太空站裝配,而可以直接由地球發射。至於月球上所使用的車輛,則可以利用太陽能行走。

  我們可以想像,在 21 世紀末期,月球上可能已設置了天文台和地理地質研究所,有許多太空建築技術員將來到月球基地上,以便擴張都市建設,同時,礦工業也可能開始利用岩石內的氧氣製造水,只要氧氣及水能夠自給自足,就能開始在月球上製鐵。廿一世紀末,包括歐洲探險家、中國人、日本人將陸續到達月球各地設置各國基地(如南極)。我們不妨想像在廿一世紀末時,月球上已建設了很多工廠,並可生產各種產品。由於早期基地可能建於雨海、暴風海附近,再逐步擴張至各地,因此,海與海問的交通,主要係採用太陽能電車,至於近距離交通則使用電纜車,這是因為月球表面地形裂溝多,改造地形太麻煩,使用纜車是最方便的做法。到了廿二世紀時,月球建物可能都向地下發展,屆時各種設施及都市也完竣了。

  以後,人們開始種植穀物、蔬菜,並飼養雞、豬,且由於月球的引力小,農作物的成長快,並且長得比地球還要細長。在月球住久之後,人類也會長得細長,同時體力也將衰退。20 世紀的人類,雖只能登陸月球,到 21 世紀中期時,登陸目標將定為火星,火星雖然比金星略遠,但登陸條件比金星簡單。其後 22 世紀的登陸目標為金星,人類可以應用原子能降低金星上的高溫,並栽培小球藻類植物增加氧氣,以改造其氣候。接著,人們可以前進木星的衛星及小行星,尋找更多資源。屆時的地球人口將達飽和狀態,不得不在地球公轉的軌道上設置太空城 (或稱太空殖民地),以便收容地球人。爾後,再前進木星的衛星及小行星尋找更多資源。

  太空城的建設材料大部分將可取自月球及其他小行星,再加上太陽光可轉換成為能量,所需費用不致過於龐大,至於太空城所使用的電力,則可由太陽光發電衛星供應(預估其長約六公里,重量約 18000 噸)可發電 930 萬千瓦,電力可變換為電波,送至太空城,再變換為電力供太空城居民使用,類此規模的發電衛星只要二十個便可供二億人使用。由於太空中整年不下雨,也無陰天,甚至可以整年不休地供電。

  預估到了五十世紀末期,當太陽系總人口超過六兆時,人類將向銀河系的恆星世界發展,向廣大無邊的銀河系移民,就好比古代波利尼西亞人駕駛簡陋的獨木舟,終能遍布於太平洋小島一般。可以想見的是,或許將來的歷史學家們將向廣大的星際移民們傳述如下歷史事件:……西元五千年的人類僅憑著簡陋的光子火箭,竟能遠征遙遠銀河星系……。

原載於 1998 年 6 月自由時報,後刊於「飛碟探索」雜誌
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