下一站火星 日團隊擬在太空重建地球重力

人類從探索太空到在太空生活,實現這一願景需要什麼樣的設施與技術?

7月初,京都大學研究團隊與鹿島建設公司共同宣布了一項在太空生活的研究概念,在月球和火星上建造人類生活必需的人造重力設施,以及一個宛如銀河鐵路一樣往返地球的交通系統。

文章插圖

缺乏地球重力會如何?

根據NASA研究,太空人太空執行任務期間,骨骼平均每月會流失1-1.5%的礦物質,這意味著,僅僅是待在太空執行任務幾個月,就相當於承受數年的骨質流失,即使回到地球後,也無法透過復健或用藥來恢復,肌肉量也比在地球上流失得更快。

在缺乏地球重力的狀況下,人體內的液體將會由下向上移動至頭部,影響心血管系統與肺部功能之外,最直接的便是使大腦眼球後方壓力增大,造成各種眼睛病變,例如眼球因擠壓變形,視網膜移動、褶皺,視神經發炎等,學界稱之為「SANS太空飛行相關神經性眼症候群(spaceflight-associated neuro-ocular syndrome)」。長時間進行太空任務的太空人,有高達80%都會罹患這種視力衰退的症狀。

肌肉萎縮、骨質疏鬆、動脈硬化、視力受損...失重狀態或低重力狀態對人體產生的影響,隨著在太空中滯留時間越久情況將更嚴重,甚至造成無法逆轉的損害。對體能優異的太空人影響已如此甚鉅,更遑論是剛出生的嬰幼兒或體能較差的老年人。日本研究團隊表示,微重力環境對孩子的出生與成長雖尚未有明確資料,但沒有重力,哺乳動物就無法順利分娩,即使出生也可能無法正常生長。

重力不僅是長期太空任務迫在眉睫必須克服的問題,創造具有地球重力的環境更是人類能在太空中生活的關鍵。

人造重力生活設施 Luna glass、Mars glass

京都大學SIC載人宇宙學研究中心(SIC有人宇宙学研究センター)與建築公司鹿島建設株式會社於7月5日召開記者會,宣布將聯合研究新的太空開發技術在月球火星上打造以人造重力生活設施為核心的生物群落。

「我們將利用外太空、月球表面和火星表面的自轉產生的離心力,產生與地球環境相當的重力。」研究團隊為重力約是地球六分之一的月球設計了Luna glass,在重力相當地球三分之一的火星上規劃Mars glasss。

Luna glass與Mars glass是巨大的旋轉錐體(Cylindrical Architecture),將使用離心力來模擬地球重力,錐體半徑約為328 英尺(約100公尺),高度達 1,312 英尺(約400公尺),約每20秒會完成一次旋轉,為身處其中的人類創造1g的重力(相當於地球上的重力)。

它們不僅是人工重力裝置,也是居住設施,錐體內部是人類生活空間,形成一個微型核心生物聚落。團隊表示「住在這個設施中,人類可以放心地生育、扶養小孩,維持身體健康與完整,並且可以隨時返回地球。」

打造銀河鐵路 在行星間移動

為確保在星際移動間能保持一定的重力,避免因交通過程中重力變化造成人類身體不適,團隊也設計了一種在行星之間移動的人造重力運輸系統——Hexagon Space Track System,這是一種以鐵路系統為基本模型的運輸系統,預計於月球、火星的衛星火衛一(Mars I,又名Phobos)及地球軌道上設定基地站點。

並打造夢幻的「Space Express太空快車」,大小約是新幹線列車(長25m、寬3.4m、高4.5m)尺寸,共有6節車廂,配備標準軌距(軌寬1435mm)的動力系統。發射到外太空時,每輛列車都由一根桿子連接,並於列車前導與尾隨的飛行器上安裝火箭彈射器,以利在太空中加速駛離各行星的引力。此外它也配備了翅膀,在有大氣層的行星上可以展開,有助於上升。在月球和火星上,它也能夠連接各自基地站點城市的高速鐵路。

在行星之間行駛時會有六角形膠囊(Hexacapsule)包覆列車,以避免暴露在宇宙射線下,並維持行進中的重力,讓地球、月球與火星之間的星際交通運輸也能保持在1g。

通過這項研究,聯合研究團隊試圖為微重力對人體造成影響提出解決方案,以及在外星生活的可能性,也希望透過重新思考人類生存需求來喚起人們對地球環境的重視。

京都大學SIC研究中心主任山敷庸亮說:「關於移民火星,美國和阿聯酋都在積極提出方案,(我們)提出的方案是代表日本獨一無二的概念,雖然目前還不可行,但重要的是展示這個概念,讓日本在太空拓展領域的推進具有優勢,我們會繼續研究。」

文章功能

comment 0
bookmark_border
more_vert