探索太陽(yáng)系時(shí)會(huì)把水星作為前哨基地嗎

未來(lái)會(huì)有很多太空夢(mèng)想家在關(guān)注水星，因?yàn)檫@顆資源豐富的行星離太陽(yáng)很近，而且它擁有大量的能源�，F(xiàn)在讓我們想象一下，水星將如何成為我們探索太陽(yáng)系及其他星系的跳板。

階段 1確定基地

水星，太陽(yáng)系中距離我們最近的行星，對(duì)我們來(lái)說(shuō)曾經(jīng)是個(gè)謎。多年來(lái)，由于水星離太陽(yáng)太近，天文學(xué)家一直無(wú)法觀測(cè)到它。但太空時(shí)代的到來(lái)改變了這一切。美國(guó)航天局的信使號(hào)于2004年發(fā)射，信使號(hào)是第二個(gè)探測(cè)水星的探測(cè)器。2011年至2015年，“信使”號(hào)對(duì)水星進(jìn)行了軌道探測(cè)，并發(fā)回了地球數(shù)據(jù)，使我們第一次對(duì)水星有了準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。

特異行星

水星每88個(gè)地球日繞太陽(yáng)一圈，每59個(gè)地球日自轉(zhuǎn)一圈。直到20世紀(jì)60年代，科學(xué)家們才知道這些基本事實(shí)。如果你站在水星表面的任何地方，你不會(huì)看到太陽(yáng)每59個(gè)地球日升起一次，因?yàn)樗�星年�?8天）太過(guò)短暫。由于水星離太陽(yáng)太近，潮汐力鎖定了水星的自轉(zhuǎn)周期：三個(gè)水星日等于兩個(gè)水星年。結(jié)果是：無(wú)論你站在水星表面的什么地方，你只能每176個(gè)地球日才能看到一次日出。

如果你真的能站在水星上，粗略地看一看，水星可能看起來(lái)像月球：一個(gè)小的、沒(méi)有空氣的世界，布滿巖石的表面被巨大的古代隕石坑扭曲。但在水星表面的不同位置，地貌細(xì)節(jié)因成分不同而不同。水星表面的一些線性懸崖?tīng)畹奶卣骶拖耧L(fēng)干后蘋果表面的皺紋。一些科學(xué)家推測(cè)，這種水銀景觀的形成類似于蘋果的空氣干燥過(guò)程：當(dāng)水銀冷卻時(shí)，水銀會(huì)收縮1公里，從而產(chǎn)生皺紋。

水星引力可能會(huì)讓你大吃一驚。雖然水星只比月球大一點(diǎn)點(diǎn)，但水星的引力是月球引力的兩倍。和地球一樣，水星曾經(jīng)是一個(gè)有著鐵和巖石地幔的物質(zhì)世界。與另一個(gè)年輕天體的劇烈碰撞可能剝離了水星的大部分地幔，使水星擁有一個(gè)超級(jí)鐵芯和更高的行星密度。

如果你能站在水星上，你在水星上看到的太陽(yáng)將是地球上太陽(yáng)的兩倍大。水星沒(méi)有大氣來(lái)保護(hù)你，或者在晚上為你保溫。中午，水星的表面熱到足以融化鉛。午夜時(shí)分，水星的表面溫度突然下降到零下173度℃. 毫不奇怪，信使的設(shè)計(jì)考慮到了這些極端挑戰(zhàn)，“信使”號(hào)被陽(yáng)光照射的前方溫度可以達(dá)到300度℃, 而未暴露在陽(yáng)光下一側(cè)的絕大多數(shù)部件溫度都接近室溫。

你可能認(rèn)為人類不可能在水星居住。但事實(shí)并非如此。水星的自轉(zhuǎn)軸幾乎沒(méi)有傾斜，因此水星沒(méi)有季節(jié)劃分。這意味著在水星兩極，可能會(huì)有太陽(yáng)永遠(yuǎn)無(wú)法照耀的隕石坑“信使號(hào)在水星上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇跡——水冰，水冰是由彗星撞擊水星并凍結(jié)在隕石坑的永久陰影中的。這些冰可能為未來(lái)的水星定居者提供生命支持。但是，除了科學(xué)探索和一些極端的旅游目的之外，我們還有沒(méi)有別的理由去水星呢？

階段 2 建設(shè)太空港

這可能看起來(lái)很奇怪，但水星有可能是一個(gè)采礦好去處。如果我們想離開(kāi)地球生存，一個(gè)日益大規(guī)模的行星際文明無(wú)疑需要資源（原材料和能源）。水星有充足的能量-強(qiáng)烈的陽(yáng)光。

在水星上1平方米面積的太陽(yáng)能電池所捕捉的能量，在地球上需要6平方米的太陽(yáng)能電池才能捕獲。

谷神星（Ceres）經(jīng)常被吹捧為收集資源的候選行星，但在谷神星上，太陽(yáng)能電池需要達(dá)到60平方米才能達(dá)到同等水平。

資源豐富

說(shuō)到資源，我們非常關(guān)注采礦對(duì)地球的影響——環(huán)境成本。此外，將從地球收集的資源發(fā)射到太空的費(fèi)用也非常昂貴。因此，最好在太空中使用局部材質(zhì)。這一愿景可能離我們?cè)絹?lái)越近。由美國(guó)國(guó)家空間學(xué)會(huì)發(fā)起的“空間發(fā)展聯(lián)盟”已經(jīng)成立。他們正在向國(guó)際組織申請(qǐng)立法和制定發(fā)展目標(biāo)，以便開(kāi)發(fā)空間資源。

但是，去哪里采礦呢？一眼看上去最明顯的選擇是月球。雖然月球缺少像水這樣的揮發(fā)性物質(zhì)，但它的表面充滿了有用的東西，如氧、鈣、鎂、鉀，甚至鈦、鋁等金屬。水星地幔的成分非常相似。因此，在月球上開(kāi)發(fā)的采礦技術(shù)可以很容易地轉(zhuǎn)移到水星上。此外，水星接收到的大量太陽(yáng)能可以用來(lái)推動(dòng)采礦項(xiàng)目，也可以用質(zhì)量加速器向太陽(yáng)系各個(gè)部分發(fā)射資源包。質(zhì)量加速器是由美國(guó)著名科幻作家阿瑟·克拉克首先提出的一種電磁彈射器。用它來(lái)開(kāi)發(fā)遙遠(yuǎn)的水星要比用它在地球表面刻傷疤容易得多。水星巨大的核心主要是鐵，但它也富含其他金屬。在水星上的一些地方，地表以下600公里是核心。月核心較小，可能在月球表面以下1400公里。

當(dāng)然，還有更多富有想象力的想法。水星的陽(yáng)光可以作為一種自由的推進(jìn)機(jī)制。想象一下一個(gè)堅(jiān)固、輕便的太陽(yáng)帆，它或許可由開(kāi)采于水星的鋁制作。

當(dāng)陽(yáng)光照射到太陽(yáng)帆的反射面上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種光壓——光子從太陽(yáng)帆表面反彈，推動(dòng)太陽(yáng)帆前進(jìn)。效果很小，但它是有用的、連續(xù)的和免費(fèi)的。在地球等遠(yuǎn)離太陽(yáng)的地方，直徑800米的太陽(yáng)帆接收到約5牛頓的光壓，相當(dāng)于美國(guó)宇航局“黎明”號(hào)飛船上使用的低離子驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。離太陽(yáng)越近，推力就越大。在水星附近，實(shí)現(xiàn)這種推力所需的太陽(yáng)帆直徑不到400米。如果想駕駛太陽(yáng)帆到海王星，太陽(yáng)系中最遙遠(yuǎn)的行星，最好先去水星，獲得更多的加速度，接著再向外飛。

總有一天，水星可能會(huì)成為太陽(yáng)系中最大的船塢和重要的太空港。讓我們展望未來(lái)，我們的夢(mèng)想將更加大膽。

階段 3 把水星改造成地球

我們能把水星變成第二個(gè)地球嗎？把不適宜居住的世界變成像地球一樣適合居住的世界，叫做地球化。一般來(lái)說(shuō)，地球轉(zhuǎn)變的目標(biāo)被認(rèn)為是火星。但是水星確實(shí)有一些天然的優(yōu)勢(shì)，甚至比火星還要好。

大膽設(shè)想

物理學(xué)家、科幻作家羅伯特·霍華德在1984年的科幻小說(shuō)《蜻蜓飛翔》中，提出了在水星上建造并發(fā)射太陽(yáng)帆飛船的設(shè)想：“一個(gè)非常巨大的機(jī)器，依靠非常巨大的光束，把機(jī)組甩向太陽(yáng)系以外�；羧A德設(shè)想的推進(jìn)系統(tǒng)的核心是1000個(gè)激光站，每個(gè)直徑30公里，環(huán)繞水星運(yùn)行。它們一起捕獲太陽(yáng)能并將其轉(zhuǎn)化為激光束。綜合能量相當(dāng)于地球接收到的太陽(yáng)總能量的1%，帶動(dòng)直徑1000公里的太陽(yáng)帆快速前進(jìn)。

然而，水星在未來(lái)可能會(huì)有更大的奇跡。我們能把水星變成第二個(gè)地球嗎？把不適宜居住的世界變成像地球一樣適合居住的世界，叫做地球化。

一般來(lái)說(shuō)，地球轉(zhuǎn)變的目標(biāo)被認(rèn)為是火星�；鹦堑能壍琅c地球相當(dāng)�；鹦侨盏拈L(zhǎng)度與地球日相似�；鹦且灿幸恍┥�命的必要條件，比如水和碳。但是水星確實(shí)有一些天然的優(yōu)勢(shì)，甚至比火星還要好。水星相對(duì)較強(qiáng)的引力至少能固定部分引入的大氣。水星也有一個(gè)相對(duì)較強(qiáng)的磁場(chǎng)。它沒(méi)有地球磁場(chǎng)強(qiáng)，但比火星或金星強(qiáng)。水星的磁場(chǎng)可能是其巨大鐵心的產(chǎn)物。就像地球上的情況一樣，這樣的磁場(chǎng)可能有助于從水星表面轉(zhuǎn)移有害的太陽(yáng)輻射。

另一方面，將水銀的液態(tài)鉛和真空表面轉(zhuǎn)化為地球環(huán)境是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。為了模擬陽(yáng)光普照的地球表面，水星入射的陽(yáng)光必須減少約84%。也許你可以用一個(gè)巨大的偏振器來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是鏡子必須和水星一樣寬。汞缺乏水分和其他揮發(fā)物。即使水星極地有水冰沉積，其數(shù)量也可以忽略不計(jì)。讓一顆直徑300公里的土衛(wèi)六（土星衛(wèi)星）的解體可能會(huì)滿足這些需求。但即便如此，地球上的生命仍將受到水星日夜循環(huán)的影響。不過(guò)，上述問(wèn)題也可以通過(guò)使用環(huán)繞水星軌道的空間屏蔽或空間鏡來(lái)解決。

一個(gè)更持久但更復(fù)雜的解決方案是加速水星的自轉(zhuǎn)。同樣大膽的做法是，將水星拖離太陽(yáng)更遠(yuǎn)，就可以解決光線過(guò)多的問(wèn)題。這些想法在科幻小說(shuō)中被探討過(guò)。例如，發(fā)射大質(zhì)量物體（如月球碎片）穿過(guò)行星，利用天體引力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)或拖動(dòng)行星。未來(lái)的文化，比我們現(xiàn)在先進(jìn)得多，可能會(huì)想出更好的主意。

水星離太陽(yáng)更近，看起來(lái)像月亮，它似乎令人失望地成為地球化的目標(biāo)。然而，汞是如此豐富的潛在礦物質(zhì)和能源。有朝一日，水星將在行星際發(fā)展乃至行星際文明的建立中發(fā)揮如此重要的作用，這樣一個(gè)難以想象的項(xiàng)目將被比我們更豐富、更強(qiáng)大的未來(lái)文明所考慮和實(shí)施。