据美媒4月12日报道，一艘通过旋转来产生自身重力的宇宙飞船；一个由1000人构成的封闭生态系统，他们自己种植食物、循环利用空气；一次长达两个半世纪且无法回头的旅程。这就是“蛹”，一艘为载着人类穿越星际间的虚空而设计的世代飞船概念。该提案是为超新星计划设计竞赛开发的，它描绘了一个直径约58公里的旋转栖息地，能够在大约250年的航行中维持1000人的生存，前往邻近的星系。与作为小型船员临时运输工具的传统宇宙飞船不同，“蛹”将星际旅行重新构想为一种永久的生活方式。
设计团队，包括卢森堡大学的安德烈亚斯·M·海因和设计师弗雷德里克·施皮德尔，从一个不同寻常的角度来处理这个问题。他们没有为具有明确终点的既定任务设计宇宙飞船，而是想象了一个恰好穿越星际空间的定居点。根据超新星计划团队发表的官方声明，“‘蛹’被设想为一个双重空间：既是身体生存的物质环境，也是网络空间和元宇宙，以将居民的思想从在虚空中宇宙飞船内的禁锢中解放出来。”
长期处于失重状态会对人体造成严重破坏。骨骼密度会随着钙从骨骼中流失而急剧下降。肌肉在没有持续阻力的情况下会萎缩。心血管系统会变弱，体液会向上移动，对眼睛和大脑造成压力。国际空间站上的宇航员通过每天数小时的锻炼来对抗这些影响，但对于多代人的航行来说，仅靠锻炼是远远不够的。
“蛹”通过旋转产生的人工重力来解决这个问题。离心力将居民向外推，使其紧贴环形结构的内壁，模拟在地球上站立的感觉。澳大利亚广播公司科学频道对旋转宇宙飞船的详细解释指出，较小的旋转栖息地必须旋转得更快才能产生相同的力，这可能会导致晕动病，以及头部和脚部之间令人不适的重力差异。如果你的头部所受的力明显小于脚部，血液就会聚集在下半身，从而导致迷失方向。
“蛹”通过大幅增加旋转部分的直径来解决这个问题。一个更大的环形结构旋转得更慢，同时在整个身体上维持一个稳定的类似地球的环境。约58公里的规模并非建筑上的过度设计，而是为了在人工重力下舒适长期居住的生理需求。缓慢的旋转速度减少了科里奥利效应，否则这种效应会让人在行走或仅仅是转头时感到恶心。
“蛹”的内部不是一个无菌的金属管道。农业区和公共空间尽可能布置得像自然景观。垂直农场阵列在经过优化的、有利于光合作用的光照频谱下种植作物。这些作物为人口提供食物，同时产生氧气。居民呼出的二氧化碳又为植物提供养分。有机废物分解成营养物质，补充土壤。超新星计划文件将此描述为一个完全集成的环境循环。没有任何东西被浪费，没有任何东西从外部运来。该系统必须在没有地球干预的情况下稳定运行数个世纪。一次作物歉收、一次病原体爆发或氮循环的中断都可能引发灾难性的连锁反应。生态平衡对于任务的成功与推进过程同样至关重要。
设计师还考虑到了将在飞船内度过一生的人们的心理需求。绿色空间、多样化的地形以及能让人产生开阔感的视线，都有助于营造一种归属感，而非被囚禁的感觉。团队声明承认，“在深空生活和居住的现象学方面，即所经历的、作为宇宙生物的心理意义，是设计的核心。”
水屏蔽具有双重作用。围绕栖息地外层布置的大型水库保护居民免受深空辐射的伤害，吸收原本会穿透船体并损害活体组织的高能粒子。同样维持生命的水也起到了保护作用。
“蛹”无法从地球发射。将一个约58公里的结构送入大气层所需的能量超过了任何现有的推进系统。相反，这个概念假设在地球 - 月球L1拉格朗日点进行太空组装。根据美国国家航空航天局对这些轨道位置的解释，拉格朗日点是两个大型天体的引力与轨道运动相平衡的位置。停泊在这样的点的宇宙飞船可以以极少的燃料消耗来维持位置，这使得这些区域成为长期建设项目的理想之地。地球和月球之间的L1点提供了一个稳定的建设区域，在那里，单独发射的部件可以会合，并在多年内逐渐组装成完整的飞船。
材料采购又增加了另一层复杂性。超新星计划文件探讨了从月球风化层或近地小行星获取资源，以减少必须从地球引力井中提升的质量。建造完成后，“蛹”将使用核热推进离开太阳系，这种推进方式比传统化学火箭更高效。
飞船上的居民将永远看不到地球。在船上出生的孩子将继承维护他们祖父母设计的系统的责任。技能必须在代际之间无缝传承。知识必须在没有行星文明机构支持的情况下持续存在。竞赛要求团队解决多代人之间的治理、教育和知识保存问题。一个由1000人组成的社会如何在没有移民或外部干预的情况下进行自我治理？这些问题在设计文件中与工程规格一样受到关注。
教育设施、研究区域和社区空间都融入了栖息地的布局中。机器人维护系统检查船体并修复机械故障，而无需将人类暴露在太空真空中。超新星计划团队描述了“一个活的宇宙飞船，人类、机器人和人工智能代理共享信息、经验和决策过程”。
（原文标题：No way back: Meet Chrysalis, the 36-mile interstellar ship engineered to carry 1,000 people far beyond Earth forever）
热门跟贴