人類“太空旅行生活指南”
太空題材是科幻作品最重要的主題之一。隨著21世紀航天科技的高速發展,人類對在太空中生活的展望也越發清晰、具體、熱烈。在2020年第三屆中國航天大會商業航天產業國際論壇上,五位來自航天科技與科幻創作領域的專家進行了跨界對話,圍繞未來人類在太空中吃穿住行和旅行交通,展開了真實而豐富的想象。
——編 者
嘉賓:
吳 季:中國空間科學學會理事長,中國科學院國家空間科學中心研究員
朱 進:北京天文館名譽館長,北京市科學技術研究院科學傳播中心首席科學家
蘇學軍:科幻作家
張小北:電影導演、編劇
Dumitru-Dorin Prunariu:羅馬尼亞首位航天員
葉梓頤(主持人):星空攝影師
“一個洗衣機橫渡大西洋”
葉梓頤:每個人剛接觸到太空、航天事業或者科幻概念時,對太空生活的想象應該是很不同的。各位老師最初對太空有怎樣的想象?
吳 季:到太空去生活是人類長期以來的夢想。蘇聯宇航學家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基說:“地球是人類的搖籃,但是人類不能永遠生活在搖籃里。”所以人類總歸要離開地球的。人類真正進入太空是在蘇聯1957年發射第一顆人造衛星以后,中國在1970年發射第一顆人造衛星,但光把機器送上去還不行,還要把人送上去,所以人類進入太空的話,首先是在軌道上生活,正如國際空間站一樣。第二才是離開近地軌道,到月球上去,1969年,美國阿波羅11號第一次登上了月球,但只是在月球著落,一兩個小時以后又回來了。真正到目前為止,人類實現太空生活還只是在軌道空間站上。
葉梓頤:國際空間站是人類歷史上最貴的一塊鐵皮,而且對居住者有很高的身體要求和環境要求。
蘇學軍:剛接觸太空世界時我大概剛上初中,12歲左右,那時候信息閉塞,提到太空生活就是像《大鬧天宮》里玉皇大帝的生活,正如中國的載人航天器也叫“天宮”。對于年輕人來講,他們感覺國家和人類都是依托科技而迅速發展,能夠很快達到一個想象的尺度。但其實需要的是很多代人持續不斷的努力,需要花費漫長的時間。
葉梓頤:在許多代人持續不斷的努力之下,當前科技已經慢慢追上了人類的想象。就像曾經有人問我:“月亮上到底有沒有嫦娥?有沒有玉兔?”現在可以回答,沒有仙子嫦娥、也沒有會搗藥的玉兔,但已經有了“玉兔一號”和“玉兔二號”。
朱 進:我小時候覺得眼睛能看見的這些星星,等到科技發展了,人類肯定能上去。但那個年代并沒有意識到人類能去的地兒是特別有限的。想象會在星球之間旅行,或者一億萬年后和人類一樣的生物把別的星球占領等,但真正了解多了以后才發現,人類能抵達的距離是極其有限的,人類只能在太陽系這么多恒星里特別普通的、最靠近太陽中心的地方,才有可能去,其他的地方都去不了。這是回過頭看跟小時候不一樣的地方。
張小北:我剛開始接觸科幻時,整個人類社會正處在一個技術樂觀主義的時代,像《小靈通漫游未來》、阿波羅計劃等等,現在的年輕人很難想象“土星五號”噴吐著火焰,把5000噸鋼鐵送上天空的那種壯觀景象。在那時,技術從來都不是障礙。阿波羅宇航員登月時,用一個形象的比喻就是人類做了一個洗衣機橫渡了大西洋,那時整個阿波羅飛船里芯片的運算能力還不如現在的手機,甚至不如微波爐里的芯片運算能力。但是,我們仍然能夠非常樂觀地去想象未來的太空生活,而且電影的優勢就出現了,電影以非常視覺形象化的方法去想象和呈現未來宇航員的太空生活,比如《2001太空漫游》,50年前的電影現在回頭再看,所有的技術細節仍然是非常逼真可行的,仿佛就是觸手可及的未來現實。
往返在天地之間
葉梓頤:去太空到底是一種怎么樣的體驗?普通人未來去太空的話,需要分幾步走?
Dumitru-Dorin Prunariu:根據我去太空的經驗,就是必須帶著自己的不適感離開太空,并根據自己身體的可能性一步一步適應失重狀態,必須慢慢移動,以避免暈車。有時,可以根據身體狀況,將頭部和腿部壓向空間站或宇宙飛船的兩面墻。它讓你有重量的感覺,并增加你舒適的界限,連接頸部的肌肉。其實休眠艙并不能解決任何真正的適應問題,只是給你一個私人的空間和舒適的感覺。如果累了,想在外太空睡覺,不需要床,只要完全放松,閉上眼睛,就可以在空間站里睡著了。
吳 季:交通工具是科幻作品對于未來想象的一個重要載體。現實中,太空的亞軌道建設、包括超音速飛行器的研發也是當前商業旅游的重點議題所在。外部的交通條件和關于人類生理狀況的挑戰是很大的。從人類進入太空這60年的歷史來看,主要是要解決脫離地心引力的問題,還有地球大氣摩擦對航天器返回的影響,返回時速度很快,航天器會發熱,影響準確度和降落地點。所以,要想使太空成為一個旅行線路的話,就必須有解決克服地心引力的低成本方法。現在有許多科幻作品談到用軌道而不是用火箭來加速。用軌道加速有它的好處,當然軌道不能太高,軌道鋪在陸地上,最高也就幾千米。用軌道加速,可以控制速度,人類還是可以承受的。如果很快加速到第一宇宙速度,人體所承受的壓力就非常大,所以宇航員要經過專業的訓練。太空旅游的話,必須減輕對人的健康的損害。所以我設想的太空旅游的工具,有可能先是軌道加速,到了一定程度以后,再變成宇宙飛船。
蘇學軍:我的設想最開始可能是第一軌道——天空城。只有讓普通人很方便地在天地間往返的情況下,才可能進一步實現其他星體旅游的開發。
朱 進:我覺得,不管是車還是飛船,可能需要分不同的交通工具。比如離開地球大氣層的交通工具,應該是既有飛機的特點,又有航天飛機的特點,可以在大氣層里面和外面飛。剛開始是飛機,先繞著地球轉,要飛得更高、速度更快,就變成航天器再去軌道上去。
張小北:當下已經有商業的太空旅行活動了,只不過票價非常貴。預計在可見的未來中,太空旅游很難成為普通人能夠享受的一種旅游方式,這種大規模的民用普及很難成為現實。從我個人的愿景來說,如果要做到普通平民也能夠進入到太空,就要等到有一天太空電梯技術獲得了突破發展。
月球白菜與火星土豆
葉梓頤:活在太空,吃飯問題怎么辦?這是一個大家都非常關心的問題。比如《流浪地球》中的榴蓮味的蚯蚓干、《火星救援》中的土豆種植成為大家熱議的事情,當然這些都是以獵奇的心態在討論,如果真正生活在太空,“吃貨”應該怎么辦?
吳 季:“榴蓮味的蚯蚓干”的產生是有原因的。從空間生命科學家的研究來看,宇航員在航天站上長期生存,總不能天天吃人造肉。人需要蛋白質,科學研究發現蚯蚓的蛋白質非常豐富,非常好飼養,有點土就可以。在太空環境里,養蚯蚓也不需要考慮重力問題。但光吃蚯蚓可能沒什么意思,所以加了各種味兒,榴蓮味、辣椒味,這個是有科學依據的。另外,把地球的種子帶到月球上去,在營養液里培養,可以種出白菜來,但這種“月球白菜”估計跟地球上沒太大區別。但火星上面的土壤可能有不同的化學物質,培養出來的火星土豆,可能和地球上不一樣。所以不同的星球可能會有它的特色。當然了,人造肉現在是非常好的,但人造肉的原料仍然是植物,所以還是離不開當地的植物培養條件。月球上沒有大氣,火星上有稀薄的大氣,未來的科技發展可以通過基因變異、基因再造培養出來一些在低密度大氣(1%左右)中仍然可以發生光合作用而生長的植物。在火星上,可能不用在溫室里,而是在戶外,比如火星的峽谷里白天的溫度有可能會到零上,所以在火星某些地方,可以在室外種植一些經過基因改造的植物。
蘇學軍:在地球上,比如新疆跟北京的地理條件導致生產的作物味道有所不同,那么放到廣闊的太陽系里面,每個星球的光照和土壤的元素會產生各種千奇百怪的不同味道。對于“吃貨”來講,人生重要追求是品嘗世界各地的美味,將來就是整個太陽系的美味,可能以后能吃到帶著鐵味兒的火星土豆、帶奇怪味道的月球扁豆,還會開發出不同的烹飪方式以及調料,這會成為一個特色。
張小北:從我們目前已知的近未來的基礎條件來說,即使太空旅游商業化,游客在太空中能吃到的大多數還都是脫水食品,很顯然從地面運上去的成本比在太空種植更便宜,只有比如人類在拉格朗日點已經有居民超過10萬人的太空城市以后,才會出現所謂的太空美食之旅。
外太空的沉浸體驗
葉梓頤:去太空旅行不能只是隔著玻璃向外望,電影《星際探索》中那種月球車的飆車可以實現嗎?可以爬出艙外去串門嗎?
吳 季:有兩個方面。一個是體育活動,月球與空間站的零重力不一樣,在月球上是六分之一的重力,阿波羅宇航員曾經試過好多次,到了后幾次去就有點瘋了,飆車、打高爾夫等等。如果人類以后在月球上活動更多一點,那室外這種體育活動還挺有意思的,因為六分之一的重力,跳高也好、長跑也好,所有在地球上的極限都能被突破。當然穿著宇航服有點困難,有些活動可以在室內的“月球旅店”做,不穿宇航服,跳高、跳遠都會遠遠超過地球上的能力。另一個是玩雜技。所有的雜技項目都要克服地心引力,但在月球上,物體落下來速度會變慢,比如頭頂一個大缸玩耍會變得更容易,拉小提琴在月球上會不一樣,因為弓的重量變了但質量沒變,在做水平運動時感覺一樣,但在上下運動時跳動,比如上下拉弓時感覺會不一樣。所有在地球上和重力相關的活動,到月球上去做都會很有意思。
蘇學軍:從星球的角度看,人類宇航員在太空里其實依然算在地球上,只不過是在大氣層中。當有一天人類需要走向深空時,他可能孤獨地度過10年、50年,長期在另外的生活環境中,最大的問題是人的心理問題,這才是真正人類能解決走向深空非常重要的問題。在太空探索的時候,調整內心的狀態是非常必要的。
葉梓頤:在太空中長途旅行的心理可能會出現一些問題。如果在太空中想家要怎么辦呢?
吳 季:人在地球上誕生和生活,到了太空想家、想地球很正常。不管走多遠,到了木星、天王星、海王星的軌道,都會回望地球,這樣的科幻作品也很多。也有非載人的航天器拍整個過程出來,就是一個藍色的小點,越走越遠,直到看不見。但現在還沒突破時間延遲的問題,很多人在想用量子糾纏做即時通訊,但目前是不可能的,所以想家只能發視頻了。長途太空旅行的時候,用視頻的辦法來等對方的回答,想家的時候能有個盼頭。
朱學軍:距離到達了以后,通訊會到達,人類的足跡到哪,也會把他的無線網絡通信網絡延伸到那里,會有一個跟咱們現在的無線網絡是一樣的“全球通”的云網,相隔萬里也可以在同一界面里聯系。
朱 進:去太空旅游的話,其實是設計好的、有嚴格安全性標準的旅程,沒有冒險的自由度。所以需要設計游玩的項目,比如天文觀測、觀看金星凌日等等。可以想象,等到實現商業旅游時,也許地球上夜晚已經看不到現在的星空了,全部是動的東西。那種沒有任何人類痕跡的、純粹的、天然的星空已經看不見了。
張小北:去到特定的環境中,最主要的娛樂方式應該是沉浸和體驗。比如去了國際空間站,最主要的肯定是透過那個著名的觀景窗去看看地球,這個是一輩子都看不膩的。
葉梓頤:假如要設計一個太空旅行路線的話,必去的幾站會有哪些?
Dumitru-Dorin Prunariu:地球本身是美麗的,阿波羅八號拍攝的第一張地球升至月球上空的照片震驚了世界,它向我們展示了一個令人印象深刻的藍色星球,這是我們有機會近距離看到的獨一無二的星球。地球表面有著海洋的數百種顏色,高山、沙漠、任何其他景觀形式的森林,由人類建造的大型基礎設施,云彩甚至颶風,向我們展示了一個非常復雜的星球,你永遠不會厭倦。如果是我,我會計劃在繞地球的地基歸檔進行一次太空飛行,這樣有可能看到整個地球表面,就像一個生命體圍繞它所做的每一次軌道改變。
吳 季:近地軌道空間站是必須要停的一點。飛去月球的話,這是一個擺渡的飛船,可以節約成本。在近地軌道空間站看地球,只能看到薄薄一層大氣層,看不到完整的地球。到了同步軌道,在16萬公里遠再去看地球,看到的是“藍色彈珠”,讓人對“人類命運共同體”會有思考。如果再往下走的話,走到月球和地球之間——地月拉格朗日這個點,既不會被地球吸走,也不會被月亮就吸走,同時又跟著月球一起圍著地球轉。