纵览网丨木星演化之谜,将来人类开发木星,哪颗卫星适合当中转站?

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木星童年时期,竟然要比现在胖两倍?最近,加州理工学院行星科学教授康斯坦丁・巴蒂金的一项科学研究表示,太阳系演化初期,最初诞生的木星,直径是目前木星尺寸的两倍。而众所周知,作为太阳系内最大的行星,木星一直都被视为人类将来探索太空的中转站,地球演化的保护伞。木星大气层内有海量的氢,可以用于航天飞机燃料的加注,木星庞大的体型,在很长的一段时间内,也帮助地球挡住了许多来自天外的不速之客。所以,从现有技术路线来看,人类距离开发木星及其卫星,还需多长时间,又要做出哪些努力?

对于探索宇宙来说,太空航行能力,始终是绕不开的话题。旅行者1号是目前航行距离最远的人造航空器,前后花了546天,才从地球抵达木星附近,平均速度为13km/秒。这还只是轻如“羽毛”的探测器,如果是载人飞行或者行星间运输,往返木星,至少需要5到6年。但不必灰心,早在上世纪50年代,科学家就提出了基于核聚变脉冲的代达罗斯飞船。根据当时科学家的设计和研究,1艘10万吨级的代达罗斯核聚变飞船,以氘和氦3为主的混合燃料推进,只需要携带7.7万吨核燃料,就能在确保有充足燃料反推停止的前提下,实现0.2%的真空光速,换算下,也就是大概600千米/秒,按照地木最远距离,飞船只需要18天,就能从地球抵达木星。但是这个方案有两个问题,首先就是可控核聚变的工程化,仍然遥遥无期,也许30年,甚至50年,人类可能也很难造出足以推进近20万吨宇宙飞船的核聚变引擎。

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代达罗斯核聚变飞船的核燃料方案,对氦3的消耗太高。地球上并不缺氘资源,把海水中的氘全部提取,能够获得40万亿吨。但是氦三在地球上极其稀有,储量以千克计。月球被认为氦三资源丰富,但是目前预估产量,保守估计也只有500万吨。对于一次加速到0.2%光速,就需要消耗数万吨氦三的代达罗斯飞船来说,月球上的氦三,完全不够挥霍。木星也被认为拥有上百万吨氦三,但是对于代达罗斯飞船来说,也远远不够。未来,我们只能期望月球和其他行星上可以探测到更多氦三。否则仅是速度的限制,就足以消磨掉人类探索迁移到太阳系其他行星的热情。

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如果人类实现了类似代达罗斯核聚变飞船的产物,木星哪里最宜居呢?木星本身显然可以排除,目前对移民木星本体的探索,仅停留于建造无人的热气球,开采木星大气层资源。木星的辐射☢️十分强大,是地球的1万倍,其周身“三丈”之内,几乎是生命的禁区。但是,木星的卫星非常多,虽然距离主星很远的木卫一和木卫二,其辐射☢️是暴露既死的水平,甚至到了木卫三,人体也无法接受超过2个月的暴露,但是当我们将视角放到距离木星6个地月距离的木卫四,由于地处木星磁层边缘,木星的辐射☢️,不仅伤不了木卫四,来自木星的磁场,还能帮助木卫四抵挡太阳风。

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同时,木卫四地质稳定,地表平坦,轨道运行稳定,并且自身受木星引力影响较弱,甚至还有厚达几十到上百公里的冰层,可以提供海量的水资源。相比较之下,前三颗卫星,航天器想要稳定进入卫星轨道,还需要与木星引力进行反复抗衡。所以说,如果一定要在木星建立航天中转基地,以及环气态行星城市群落,木卫四是最佳选择。现在,俄罗斯航天部门已经推出2030核动力飞船规划,预计在2030年左右执行木星登陆任务,但究竟是探测设备登陆还是载人登陆仍未可知,这里更倾向于机械设备开路探测。而美国NASA也将木卫四视为一颗潜力巨大的宜居行星。NASA计划在2040年,开展载人登陆计划。

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不过,木卫四作为宜居星球,也有缺点。首先就是体型太小,再加上由于冰壳带来的密度稀释,其引力甚至明显低于同尺寸卫星。这对于人类长期生活来说,是一个非常不利的因素。其次木卫四由于本身很小,目前也锁不住一个厚重的大气层。结果就是木卫四经常遭到陨石的袭击,表面遍布陨石坑。所以,在解决人类低重力环境下的生存质量,以及小行星防御技术之前,宜居木卫四,也只是一个美好的幻想。但所幸技术路线已经清晰明朗,接下来的人们,只需要按部就班地稳定前行。总有一天,我们早起拉开窗帘,能看见美丽的三颗月亮,由木卫一、木卫二和木卫三组成,还有更壮观的木星风暴,遮天蔽日,引人遐想。

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