火星上極其稀薄的大氣,微弱的陽光,對(duì)于未來殖民先鋒來說,需要攜帶的物資實(shí)在太多。而在地球內(nèi)環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的金星,既有稠密的空氣,又有充足的光照,甚至在其大氣層50千米高度處,氣溫20℃,富含水分和二氧化碳,簡直就是天然的溫室。更重要的是,比起火星,金星離地球更近,往返只需440天(往返火星需要650天至900天)。
金星是一顆類地行星,因?yàn)樗拇笮?、質(zhì)量、體積,以及到太陽的距離,均與地球相似,所以經(jīng)常被稱為地球的孿生兄弟。它的直徑是12,092千米(只比地球少 650千米),質(zhì)量是地球的81.5%。
但是金星表面的狀況與地球完全不同,金星大氣稠密,且其質(zhì)量96.5%是二氧化碳,其余的3.5%是氮?dú)?。它有著四顆類地行星中最濃厚的大氣層,行星表面的大氣壓力是地球的92倍。表面的平均溫度高達(dá)462℃,是太陽系最熱的行星,比最靠近太陽的水星還要熱。
雖然它可能曾擁有過海洋,且外觀與地球極為相似,但是受因失控的溫室效應(yīng)導(dǎo)致的溫度上升影響而全部蒸發(fā)掉了。由于缺乏行星磁場(chǎng),水受光照分解成氫和氧,而自由氫又被太陽風(fēng)掃進(jìn)星際空間。金星表面是干燥的荒漠景觀,點(diǎn)綴著定期被火山刷新的巖石。
早在冷戰(zhàn)年代,NASA忙于登月計(jì)劃時(shí)期,金星殖民計(jì)劃就已提上日程。前蘇聯(lián)也曾發(fā)射多艘無人探測(cè)器到訪金星。
在那個(gè)軍備競(jìng)賽太空爭(zhēng)霸的年代,NASA有充足的資金支持,民眾對(duì)太空探索的熱情也空前高漲。按照當(dāng)時(shí)的計(jì)算,利用阿波羅計(jì)劃的硬件設(shè)備,即便核動(dòng)力引擎研制成功,經(jīng)過400天的漫長太空旅行,三名宇航員僅僅能夠?qū)鹦沁M(jìn)行短暫的近距離觀測(cè)——45分鐘至2天。因?yàn)榛ㄙM(fèi)太大,聽上去不是那么合算。
歷史上較為著名的金星探測(cè)器有前蘇聯(lián)的“金星13號(hào)”和“金星14號(hào)”,美國的“先驅(qū)者-金星1號(hào)”、“先驅(qū)者-2號(hào)”以及“麥哲倫號(hào)”
然而充足的光照,富集的碳,適宜的溫度,0.9g的重力加速度(地球重力加速度為1G),一切都那么誘人。不只是科幻作家,科學(xué)家們也一直未曾放棄論證將科幻變?yōu)槭聦?shí)。
鑒于金星表面極端險(xiǎn)惡的環(huán)境,人類還需要相當(dāng)長的一段時(shí)間才能踏上這顆星球。美國航空航天局也因此打算在金星上空建造一個(gè)可供人類居住的天空之城,當(dāng)然了,終極目標(biāo)是永久定居。
由戴爾·阿爾內(nèi)和克里斯·瓊斯組成的研究小組正在對(duì)這一構(gòu)想進(jìn)行探討,他們是來自美國航空航天局蘭利研究中心系統(tǒng)分析與概念理事會(huì)空間分析部的研究人員。他們認(rèn)為,在實(shí)施火星登陸任務(wù)之前,先將人類送往金星的做法更靠譜一些。
該計(jì)劃被命名為“高海拔金星行動(dòng)概念(HAVOC)計(jì)劃”。它由一系列任務(wù)組成,一開始是發(fā)射一個(gè)機(jī)器人進(jìn)金星大氣層探路。然后是30天的繞金星軌道載人任務(wù),以及30天的大氣層停留任務(wù),隨后的任務(wù)會(huì)有一對(duì)乘員在大氣層中停留一年,最終在漂浮的云城里會(huì)有人類永久性駐留。
金星云端飛艇城市效果圖
這些任務(wù)將啟用用于進(jìn)行大氣層探索的載具:充氦的太陽能飛艇。飛艇頂部覆蓋超過1000平方米的太陽能電池,底部懸掛一個(gè)岡多拉形吊艙裝儀器,飛艇會(huì)被折疊收納在飛船里先期發(fā)往金星,宇航員隨后乘坐轉(zhuǎn)運(yùn)載具,在金星軌道和飛艇會(huì)合。
機(jī)器人飛艇有固特異飛艇的一半大,其燃料為氦。載人飛艇長約130米,表面裝有太陽能電池板,底部懸掛剛朵拉(意大利威尼斯的一種特殊的水上交通工具,是一種小船)吊艙裝置。
可以想見,將飛船弄上金星絕非易事。載人任務(wù)需要在金星軌道上進(jìn)行對(duì)接,飛艇將被折疊起來裝在飛船里先期送達(dá)。人類隨后乘坐傳送器(坐落于美國航空航天局的深太空棲息地)前往,并在金星軌道與飛艇會(huì)合。
飛艇下方掛有二級(jí)有翼火箭。等到了前往地球的時(shí)候,乘員進(jìn)入火箭前端的小座艙,從飛艇上丟下,噗噗著射上軌道。乘員在軌道上和轉(zhuǎn)運(yùn)載具會(huì)合,乘它前去地球。最后階段是在地球軌道上和著陸艙對(duì)接,坐它在地球著陸。
飛艇將裝在氣動(dòng)外殼里以7200米/秒的速度戳進(jìn)金星大氣,接下來氣動(dòng)外殼減速到450米/秒,然后放出降落傘進(jìn)一步減速
因?yàn)楦揪筒粫?huì)在金星表面著陸,“著陸”過程會(huì)相當(dāng)?shù)臉O端。
飛艇會(huì)被裝入減速傘中以7200米/秒的速度進(jìn)入金星大氣層。在接下來的7分鐘內(nèi),減速傘的速度降至450米/秒,并打開降落傘以進(jìn)一步減速。關(guān)鍵時(shí)刻到了,減速傘脫落,飛艇展開、膨脹,并繼續(xù)以100米/秒的速度在大氣層中降落。隨著飛艇的膨脹變大,其受到的托舉力和阻力都將增大,直到不需要降落傘的幫助。此時(shí),降落傘被拋棄,飛艇完全膨脹。如果一切順利的話,它將慢慢飄至并懸浮在金星表面以上50千米處。
飛艇下方掛有二級(jí)有翼火箭。等到了前往地球的時(shí)候,乘員進(jìn)入火箭前端的小座艙,從飛艇上丟下,噗噗著射上軌道。乘員在軌道上和轉(zhuǎn)運(yùn)載具會(huì)合,乘著它前去地球。最后階段是在地球軌道上和著陸艙對(duì)接,坐著它在地球著陸。
金星赤道附近的風(fēng)速為100米/秒,在這里,宇航員可以乘風(fēng)而行,只需110小時(shí)就可以繞金星一圈。宇航員可以在飛艇內(nèi)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行觀測(cè)以完成最終任務(wù),也可以攜帶小型著陸器對(duì)灼熱的金星表面進(jìn)行探測(cè)。
人類改造后的金星假想圖(假設(shè)其自轉(zhuǎn)未受改造影響)
按照科學(xué)家們的評(píng)估,“HAVOC計(jì)劃”比載人火星任務(wù)耗時(shí)更短。計(jì)劃可預(yù)期的技術(shù)難點(diǎn)則包括:如何在金星大氣準(zhǔn)確地為飛艇充氣(時(shí)機(jī)不合適則可能機(jī)毀人亡)、如何避免金星大氣內(nèi)的硫酸損壞太陽能板等。無論嚴(yán)肅看待“HAVOC計(jì)劃”的想法有多么合理,很顯然,要想實(shí)現(xiàn)這樣宏大的計(jì)劃還將有大量的工作需要去做。
HAVOC之后,或許人類將像建造空間站那樣,在金星大氣層中建造供人類長期值守的基地,甚至建造小型漂浮的城市。金星擁有豐富的二氧化碳和光照,因此人類可以利用光合作用來制造食物甚至燃料。聽上去一切都那么自然。其實(shí)這樣的想法,早在冷戰(zhàn)時(shí)期,前蘇聯(lián)科學(xué)家們就已經(jīng)探討過了。
2 0 1 0年諾獎(jiǎng)得主,大氣化學(xué)家保羅·克魯岑提出:向金星大氣注入大量的二氧化硫,并向太空排放二氧化碳,讓其重返原始地球時(shí)期的樣貌,從而實(shí)現(xiàn)金星大氣降溫,減速溫室效應(yīng)。
20世紀(jì)90年代,科學(xué)家保羅·伯奇曾提出了一種更為激進(jìn)的方法:從巨大的氣態(tài)行星木星或土星提取氫氣,并注入金星大氣。大量的氫氣將和金星大氣中海量的二氧化碳反應(yīng),并生成純碳和水。如果注入40,000,000,000,000,000,000千克氫氣,產(chǎn)生的水將覆蓋80%的金星表面。