我们怎样踏上木星的卫星天文在线

北京看白癜风最权威的医院 https://m.39.net/disease/yldt/bjzkbdfyy/

本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。

欢迎再次来到殖民太阳系节目！今天，我们来看一看木星的卫星——艾奥（木卫一）、欧罗巴（木卫二）、加尼未（木卫三）和卡利斯托（木卫四）！

早在年，天文学家伽利略·伽利雷使用自制的望远镜首次发现木星的卫星。后来，为了纪念此次重大发现，人们称这四颗卫星为“伽利略卫星”。当人们开始探索外太空的时候，就被这些星系深深吸引住了。

举个例子，自几十年前先驱号和旅行者号探测器穿过这些星系后，科学家们就猜测像木卫二这样的卫星可能是太阳系中最适合地球人居住的地方。因为木卫二上存在水、内海、矿石和有机分子，某天人类也可以在这类世界中建立自己的种族。

科幻案例：

许多科幻故事中就建立在殖民木星的概念之上。例如，小说《天上的农夫》中，作者罗伯特·A·海因莱因刻画了一位男孩和他的家人搬到木卫三上的故事，农民们正努力把木卫三变成农业社会，使其变成另一个地球。小说中花费了大量笔墨描述木卫四的大气层，海因莱因的其他许多小说作品也提及了在木卫三殖民的内容，例如《滚石太空家族》《双星》《我不怕邪恶》以及其去世之后才出版的《变星》。

亚瑟·查理斯·克拉克年的小说《：太空漫游2》封面（公共领域）

年，波尔·安德森的小说《木卫三的雪》问世。书中一群改造者移居到一个叫做X的地方，那是两年前一群美国教徒建立起来的。

克拉克《太空漫游》系列里面，木卫二起到了不可或缺的作用。在《：太空漫游2》中，自古以来就有先进智慧的一群外星人试图把木星变成第二个太阳，以此使木卫二更适宜居住。这颗矮行星（启明星）的热量融化了木卫二表面的冰层，因此地表下的各种生命正在慢慢衍生。在《：太空漫游3》中，克莱克也提及了启明星的热量影响木卫三表面，致使表面冰层融化从而形成大型赤道湖的过程。美国科幻小说家艾萨克·阿西莫夫也在自己的故事中使用了木星卫星，其短篇故事《不是定论》《无心的胜利》中揭示了木卫三的人类和木星上的居住者之间的矛盾。

在飞利浦·K·迪克短篇小说《塑造扬西》中，木卫四上生活着一个种族，杨西作为大众交流者，用广播传递信息。在布鲁斯·斯特林的小说《分裂场域》中，木卫二生活着一群基因工程创造的后人类，他们极度想要控制太阳系。

阿拉斯泰尔·雷诺兹短篇小说《监视木卫二》中的种族在木卫二表面冰层内部生活，同时出现了一批基因工程下的人类（被称为“但尼人”）在海洋的次表层生存，由于距离地核地幔边界很近，超热带保持水温，维系生命。

基姆·罗宾逊的《伽利略的梦》与《》都刻画了木卫一上的生命，活火山时刻喷发，地表极度混乱，但移居者也能适应。《伽利略的梦》也以木卫四为部分内容的背景，那里有一座名叫瓦哈拉的城市，就位于木卫四大火山口的边缘地带。

罗宾逊小说《白色记忆》中，宣讲家们来到了木卫二，那里生活着一群住在融冰形成的水坑里的人类。其另一部小说《蓝火星》则刻画了木卫三上繁荣的生机。

“家族照”——木星和它的四颗卫星，新视野号宇宙飞船于年拍摄。从左到右依次为木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。来源：NASA/霍普金斯大学应用物理实验室/美国西南研究院

建议方法：

自旅行者号探测器穿过木星星系后，科学家们就木卫太空任务甚至移民木卫提出了许多假设。例如年，阿尔忒弥斯计划进入太空，试图于21世纪殖民木卫。但是在年，他们确实拟定了殖民木卫二的计划，打算在其表面安置爱斯基摩式冰屋，为科学家们提供庇护，便于向冰层内部挖掘，研究亚表层海洋。该计划也讨论了人类利用气窝在冰层上长久居住的可能性。

年，NASA推出“改革概念”研究，“人类外太空探索”计划未来探索太阳系。由于与木星相距甚远，加上辐射暴露率低，目标地就定在了木卫四。该计划旨在年开启，随之一同开启建立木卫四的基地，以便科学团队能够远程操控用于探测木卫二内层冰的机器潜水艇。在木卫四的着陆点附近，科学家们将开挖表层并作为样本进行试验。最后，在探测木卫四的同时，也会在其表面建造可再利用的居住地，以获取冰水并将其转化为火箭燃料。该基地将在木星体系中完成未来所有的探索任务。

于年，NASA报道称20世纪40年代人类有望进入木卫四。据格伦研究中心和俄亥俄航空航天研究所联合研究表明，该任务利用配有核电推动装置和人造重力的飞船，在五年的任务行程中将飞船送往木卫四并建立起基地。

在罗伯特·祖布林《进入太空：创造航天文明》（）一书中，其主张将外太空的行星（包括木星）大气层最小化以获得氢-3燃料，因此至少需要在一个木卫上建立基地。NASA对此进行了猜想，要在地球乃至太阳系任何一个星球上殖民，要如何才能为燃料反应器提供无穷无尽的燃料。

20世纪初，非盈利组织救生艇基金会成立，旨在为人类的持续做贡献。于年，他们公开了一项名为《殖民木卫：评估人类殖民地选择及替代选择》的研究，将殖民木卫视作殖民月球或者火星的另一项替代选择。

年10月，埃隆·马斯克公开了其火星殖民发射器的理念，这是其殖民火星长期目标的核心。当时，马斯克认为第一艘无人航天火星宇宙飞船将于年出世，接下来第一艘载人火星殖民发射器任务将于年开启。年9月，即年国际宇航大会期间，马斯克进一步阐述了他的计划，包括火星内部交通体系的设计以及预算等。该体系的初衷是将人类送至火星生活，现在计划送至木卫等在太阳系比火星更远的地方。

可能收益：

在木卫上殖民对人类有许多潜在的好处。比如木星体系物质丰富，包括水、碳、二氧化碳、氨冰和有机分子，这点事不可置否的。此外，木卫也含有大量的液态水。举个例子，据预测，木卫二内层冰的体积可含多达3×m3的液态水，是地球上所有海洋加起来的两倍还要多一些。木星上的氢气和氢-3能用做核燃料，而殖民木卫也使得探索木星任务成为可能。

基于木卫二的新研究，天文学家们作出假设：盐卤假如从卫星表层液态海洋中流出，会到达冻层冰，那里表面充斥着木卫一火山喷发带来的硫磺。自NASA执行旅行者号和木星任务起，人们对于上述假设就争论不休。

木卫二（前面），木星（右边），木卫一（中间）艺术家想象图。图片来源：NASA/JPL-Caltech

殖民木卫二和木卫三能帮助更多地探索太空任务研究卫星上的内部海洋。由于这些海洋据说生存着一些太阳系的外星人，殖民木卫就可以近距离研究它们，也算作是科研的一大发现了。

殖民木卫也有助于进一步探索太阳系，能为任务组提供中途停留的休息点，增加补给以往返另一处殖民目的地——土星星系（土星卫星）。

简而言之，殖民木卫，人们能收获大量资源，得到无穷研究机会，假设人类可以克服所有挑战，便会以新物种的身份出现却又呈现一种“后稀缺”的状态。

挑战：

当然，这些挑战数量极多、规模极大：辐射、长期失重影响、交通问题、基础设施缺乏以及资金不足等。既然辐射对探索造成一定的危险，那么要首先解决这一问题才对。

木星以及其运转系统的磁场产生电流来源：维基共享

木卫一和木卫二距离木星最近，受到的卫星辐射自然最多，再加上两者都没有磁场做保护层，大气也很稀薄，使之情况更加糟糕。木卫一表面平均每天接收雷姆辐射，木卫二则是雷姆。

以地球上接受的辐射来比较，人类每天接受不到1雷姆的辐射（发达国家为0.62雷姆）。这样看来，一天接受辐射雷姆很可能是致命的，几天时间内暴露75雷姆足够导致严重的健康问题，乃至辐射中毒。

木卫三是木星周围唯一一个有磁场的卫星（也是除了地球以外唯一一个没有燃气的大天体）。但是它也同样处在木星巨大磁场的掌控之中。平均下来，木卫三每天接受8雷姆的辐射，等同于火星一年接受的辐射总量。

只有木卫四距离木星最远，可以摆脱木星磁场控制，每天几乎只接受0.01雷姆的辐射，数字仅是地球受到辐射的一小部分。但是其与木星的远距离意味着也存在同等的问题（不仅仅是木卫四内部缺乏潮汐供热方面）。

木卫四基地的艺术家想象图来源：NASA

与在其他可能的地区进行殖民，木星体系似乎距离上非常远，所以用于殖民需要的运输人员和必备物资需要花费大量的时间，包括在木卫上运输资源也同样如此。

我们来设想一下实际去木星的任务，就能大概知道需要耗费的时间了。NASA的先驱者十号探测器是第一只从地球飞往木星的宇宙飞船，自年3月3日发射后历时天飞行时间，于年12月3日到达。先驱者十一号则历时天，与先驱者十号都是直接穿过星系到达外层的星体。旅行者一号和二号也是利用同样的方式分别历时天和天到达目的地。同样都是直达目的地，木星号和最近的朱诺号却花费了更长的时间。

近地轨道运行的双模核热火箭的艺术家想象图来源NASA

木星号探测器于年10月18日离开地球，于年12月7日到达木星。换句话说，该探测器花费了6年1个月19天才从地球到达木星。朱诺号发射于年8月5日，于年7月5日到达木星轨道，共历时天，也就是不到5年时间。

还有一点要强调的，这些都是无人航天任务，只有一个机器探测器，没有容得下一批人员、供给和大量设备的船体。因此殖民飞船一定会更大一点，需要像核热能或核电能引擎之类的更先进的推动系统来确保在合理时间内完成任务。

来回木卫的任务还需要在地球与木星之间建立基地，以便提供燃料和物资供给，减少独立任务的花费成本。也就是说在木星任务可行和成本有效之前，我们必须在月球、火星以及小行星带上建立永久补给站。

这两个挑战增加了任务成本。制作有能力在一定时间内去到木星的飞船之前，还需要建立维系其运行的基地，再加上建立殖民本身过程的花费，殖民木卫真的需要很大一笔钱。此外航天过程中存在种种危险，有人就开始怀疑这些任务是否值得我们付出的这些代价。

据美国太空技术探索公司最近发布

，行星际过境系统将有可能到达火星以及其他太阳系星球。图源：

美国太空技术探索公司

另一方面，关于太空探索和殖民，在木卫上建立永久人类补给站也是极具意义的。如果采取适当的预见措施，使用恰当的资源，所有的挑战都是可以克服的。然后在等建立月亮和火星的殖民地或基地的时候，继续向前进一步也就是个不错的想法了。

殖民木卫是人类在外太空进行殖民的立足点，也为日后殖民土星甚至更远的星球提供中途休息的处所。总而言之，所有的这一些取决于我们愿意付出多少。

作者:universetoday

如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处