事实如此浪漫

以下是2118年前我们在太空中要做的事情

在仅仅60年的时间里,我们地球人从发射第一艘宇宙飞船,到探索太阳系中的每一个行星和主要的月球,再到在月球和火星上建立一支国际的、寿命长久的机器人宇宙飞船舰队。在接下来的100年里我们会做什么?随着能力的迅速扩张,很难说未来60年会发生什么,更不用说下个世纪了。但我们在太空做任何事都要先想象一下可以因此,本着这种精神,我们试图预测并推动我们走向未来。

这是一个艺术家对泰坦土星系统任务的构想,包括一个轨道飞行器,船状着陆器,和大气探索气球。 欧洲太空总署

到目前为止,我们对地球以外世界的探索几乎都是通过机器人使者的感觉进行的。每个人都想去火星:这是NASA的所述以及火箭人埃隆·马斯克他想在那里退休。但登陆火星或其他星球的人数可能仍然很少;我现在就可以告诉你,我可能不会成为他们中的一员。事实上,将人类安全地带到另一个大气稀薄的大星球表面是极其困难的。为了做到这一点,我们必须先完成其他几件稍微不那么困难的事情,比如在远离地球的长时间太空飞行中生存下来,以某种方式保持我们的脆弱的DNA安全的宇宙射线和太阳风暴

虽然火星表面的环境与地球相似,但它是最难着陆的行星。与地球和金星一样,它也有大气层,但与其他行星不同的是,它的大气层不够厚,不足以自行将下降的航天器减速至亚音速。然而,大气层的厚度足以让进入大气层的航天器以星际速度进入大气层时变成火球。火星,不像太阳系中的任何其他世界,需要防热罩和减速火箭来安全着陆;可以说,这是两个世界中最糟糕的。所有这些起落架在发射质量和技术投资方面的成本都很高。尽管如此,我们还是可以在20年内看到人类登上火星。

地球上的一些人提出单向任务。这不是NASA或ESA会做的,但计划单程旅行比往返旅行简单得多,成本也低得多。这意味着第一个登上火星的人类很可能不是由NASA或ESA送往火星的。由于预算更低,对风险的厌恶也更少,私营公司也比公共机构更有可能在太空中遭受灾难。第一批登陆火星的人类很有可能不会在这次旅行中幸存下来。

由于载人太空飞行的成本和风险,我个人对另一种不同的太空探索更感兴趣。小型化技术的进步使其相对便宜发射向近地空间发射大量微型卫星。这些船很快就会发送在更远的地方,很快就会有很多小型航天器着陆在月球上。从我们在地球上的家,我们都可以在月球表面进行虚拟的兜风,这些微型探险家充当我们遥远的眼睛。

这也可能是人类第一次探索火星的方式——一个不需要食物、水、住所或睡眠的机器人身体,充当人类操作员的化身。由于两颗行星之间的无线电通信存在严重延迟,操作机器人的人员仍需要位于火星附近,而不是地球附近。(发送命令和接收数据之间的延迟从8分钟到42分钟不等。)但人类不需要承担登陆火星的风险和挑战:在火星轨道上的人类可以直接、立即控制火星机器人,而所有这一切都需要呆在一艘船上或空间站,装备着我们脆弱的身体生存所需的一切。

不过,根据技术的进步,50年后,我们现在对“人类”和“机器人”探索的划分可能会过时。大胆推测一下,100年后,我们也许能从人造的身体上看到人类的意识。在这种情况下,这些新类型的人可能会发现在火星的外星环境中漫游并不是那么困难。

由于天王星的倾斜度极高,所以最好是去接近其春分的地方,而春分是42年才发生一次的。最近一次春分是在2007年;如果2049年天王星附近没有轨道飞行器,我会非常失望。

在比月球和火星更远的地方,在相当长的一段时间里,我们可能只能看到科学探索,而不是人类探索——直到我们拥有机器人身体。距离如此之远,从一个目的地到另一个目的地需要几十年而不是几年的时间。所以我们将依靠机器人来做我们的眼睛。

由于交付时间很长,一些勘探计划已经制定出来了。在21世纪20年代,我们将发射下一次前往木星的机器人任务;他们会在21世纪30年代到达并进行科学研究,并有望持续10年左右。21世纪30年代可能会首次发射专用轨道任务,前往天王星或海王星,这是木星和土星之外的“冰巨星”。它们需要10到20年才能到达,所以到21世纪60年代可能还在进行科学研究。我们在太阳系之外发现的大多数行星都是海王星大小的,所以我们有必要通过轨道飞行器访问一个如此大小的星球来了解它是如何运行的。天王星更近,所以去得更快更容易;但由于它的倾斜度极高,所以最好是在它的春分附近参观,而春分是42年才发生一次的。最近一次春分是在2007年;如果2049年我们没有在天王星附近或接近天王星的轨道飞行器,我会非常失望。 But we may choose to orbit Neptune before we travel to Uranus, because Neptune has an additional draw: its moon Triton, likely a captured Kuiper belt object, and a world where Voyager 2 saw active geysers.

说到柯伊伯带,“新视野号”去年对冥王星的快速飞掠激起了我们探索太阳系外更多世界的欲望。我们已经通过望远镜知道,它们的外观就像巨型行星的卫星一样千变万化,甚至可能更多。例如,有雪茄形状、快速旋转的Haumea和巨大、霜白色的Eris。但是现在妊神星离地球的距离是冥王星的1.5倍,厄里斯离地球的距离大约是冥王星的1.5倍三次据。的公告可能存在的遥远的第九颗行星促使许多人问我,我们是否有可能探索它。但如果“行星X”确实存在,它的距离可能是冥王星的10倍以上;大约需要100年才能到达那里,除非在宇宙飞船推进方面有一些变革。

因此,我们在太空中不久的未来可能会离我们的家更近,但我们已经在想象和努力实现许多诱人的可能性。近地小行星有数千颗,每一颗都是独一无二的,其中许多都有潜在的前景矿业.它们可以帮助建立太空经济,帮助我们进一步探索太空。

有些人建议用浮动的气球在金星的硫酸云甲板上寻找活火山,或者发射类似的气球在土星的卫星土卫六上观察甲烷河流的流动,甚至可能在土卫六的乙烷湖中着陆。我们一直梦想着参观人口冰冷的世界浮动在它们轨道上的巨大行星的前后;许多这样的世界都有双星伴星,其中一些确实有.我们建议在月球极地陨石坑边缘建立基地,那里太阳总是照耀着月球,并向陨石坑底部发射探测车,那里太阳永远不会照射,那里的水冰可能在太阳系的历史中一直保存着。

无论我们多么大胆地想象,在我们自己的太阳系中总会有更多的东西值得探索。

艾米丽·拉克达瓦拉(Emily Lakdawalla)是行星协会的高级编辑和行星布道者。她写了关于机器人探索地球以外世界的文章planetary.org/blog@elakdawalla在Twitter上。

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这篇经典的事实如此浪漫的文章最初发表于2016年2月。

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