去太陽系的小行星定居是否可行

科幻小說《蒼穹浩瀚》系列設想在200年後：人類已經在月球和火星上建立了殖民地，並且開始在小行星帶定居。

人類想要殖民小行星帶有很多令人信服的理由，但最主要的原因還是採礦。地球上的貴金屬大都埋藏於地下，但小行星的表面即存在大量貴金屬，比如金和鈀。而且小行星也可以用作人類研究太空的科學前哨站。

小行星帶在火星和木星之間圍繞太陽運轉，有科學家認為它們是某顆行星的殘骸。小行星分佈在整個太陽系，其中大部分位於小行星帶，共分為石質、碳質和金屬這三種基本類型。它們有的大到直徑數百米而有的卻小到只有一間小房子那麼大。

行星資源和深空工業等公司已經開始在小行星礦業上投資，預計2025年能夠開始採礦作業。然而，在小行星上建立人類定居點要比在小行星上採礦來得複雜多了。

其中一個主要風險是小行星殖民地將受到的高輻射量，諸如太陽輻射、木星的輻射帶以及其他宇宙射線。哈佛——史密森尼天體物理中心的埃爾維斯（Martin Elvis）解釋道，"宇宙射線是高能粒子，大部分是質子或高能原子核。這些高能粒子能直接穿透物體，非常危險"。在地球上，我們的大氣層吸收了最危險的射線，而太空殖民地也需要類似的保護盾。 "可以利用厚重的水層或冰層（作為保護），但厚度最好能有幾米。"

除了輻射，長期處於失重或微重力下對人體也是有害的。北卡羅萊納州立大學助理教授天體物理學家麥克（Katie Mack）說："國際空間站上的宇航員必須每天用阻力機器鍛煉兩小時，但最終還是會因為長期處於失重狀態而出現健康問題。"任何長期的小行星定居都需要某種形式的人造重力來緩解這種影響——有可能的話最好是能旋轉整個定居結構。

還需要想辦法發電。大多數探測器和衛星依靠太陽能電池陣列來獲得能量，但這對小行星來說可能不太管用。科幻小說作者和前天文學家雷諾茲說："距離太陽越來越遠，光的'平方反比定律'作用開始生效。如果你離太陽兩倍遠，那麼你只能通過太陽能集熱板一塊區域收集到四分之一的能量，當越過火星軌道進入木星和土星的領域時，你必須有非常大面積的太陽能集熱板，但我並不認為這是一個主要問題。"

適宜定居的小行星的理想類型是碳質的，因為碳通常含有10％的水。埃爾維斯說，"水在宇宙中很常見，因為水是由宇宙中最常見的元素組成的，水也可以被分解成氧氣和氫氣，因此可提供呼吸的氧氣。"小行星還需要至少100米厚的防護盾用來屏蔽輻射。

定居點可以隱藏在小行星表面以下，以屏蔽輻射。然而，開採和挖掘小行星比想像中要難得多。雷諾茲解釋道，"我們看到的很多小行星都是非常鬆散的碎石堆，它們沒有任何內在的完整結構——它們不是巨大的礫石，而更像是由自身重力結合在一起的一大團碎石堆。"

缺乏物質的凝結也意味著讓小行星旋轉的任何嘗試——如在小行星內部形成人造重力，都會因額外的作用力導致小行星有有分解的風險。因此，我們需要引入一些增強小行星耐久性的機制。麥克說："首先必須在不弄亂小行星本身結構完整性的前提下將核心部分挖空，然後在確保不會對剩餘部分施加過大壓力的前提下再去旋轉這枚小行星。"

為了防止小行星解體，建議搭建一個金屬網或籠子將小行星包裹起來。這種做法並沒有想像中那麼遙不可及，因為小行星帶上就有大量的金屬小行星可提供需要的材料。

小行星定居點面臨的許多挑戰與擬議中的月球基地類似。除了重力不同之外，唯一的主要區別是距離。月球和國際空間站距離相對較近。月球距離國際空間站最近的點只有225,623英里（約361,000公里），而且國際空間站就在地球大氣層內；但是小行星帶距離國際空間站大約1.6億英里（約2.56億公里）。

任何小行星定居點都必須是一個封閉的生態系統，並且能夠自給自足，因為能得到來自地球的支持將非常有限。埃爾維斯說："到達小行星再返回地球可能需要幾個月的時間，如果遇到緊急情況，我們將不得不在小行星上解決。我們需要巨大的人力支持，因為這不是走出去拿一個（星際迷航）複製器那麼簡單。即使是向地球發送一個消息也可能需要一個小時。"

在小行星上定居在技術上似乎是可行的，但卻面臨重大的工程挑戰。但通過自動化系統和無人機進行遠程開採小行星可行性則比較大，其中一個選擇可以在火星上建立一個基地用來協調小行星採礦系統。

麥克說："火星和月球在重力方面人類都比較適宜一些，而且可使用這兩個星體現有的地下隧道，因此輻射屏蔽效果也更好。"現在已經有六顆衛星可以用於通信，並且我們對火星和月球的環境也已經進行了仔細的研究。

有一些小行星在太陽附近的橢圓軌道上運行，它們運行的軌道靠近地球和火星。這些小行星可以挖空作為運輸渠道，同時也保護宇航員免受輻射危害並減少對燃料的需求。埃爾維斯說："我們現在已經知道，幾年後的技術可以輕鬆地把十幾個或更多的小行星推進入這些軌道。"

還有人建議在火衛一（又稱為"福波斯"）上建造一個太空港。火衛一是火星的月亮，有人認為它曾經是一顆小行星。這個太空港可以作為將來在火星上定居的一個中轉點。

雖然行星有重力和大氣層的保護，是人類在太空建殖民基地的的首選，但我們也可以在小行星上很好地定居下來，雖然住起來不是很舒服，但給我們帶來的好處是遠遠大於令人怯步的挑戰。

（BBC）彼得·雷·埃裏森 Peter Ray Allison