為什麼沒有人去太空旅遊?太空定居?

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Q:人類如果要去最近的星球,需要多久時間? 離太陽系最近的恆星是「比鄰星」,也就是Netflix影集《3體》裡的3體星,距離地球約4.24光年。 以人類現有最高速紀錄的載人太空船「阿波羅10號」的極速為基準,也就是秒速11.1公里左右,飛到比鄰星大約需要11萬年! 11萬年前,地球上還只有「尼安德塔人」與人類祖先「智人」,已知用火,但還不會種田,屬於舊石器時代。 而如果要飛到大家熟悉的「織女星」,則要67萬年,如果到更有名的「北極星」,則要1160萬年。 Q:那實際上目前能飛多遠? 目前NASA的 Orion 太空船,食物跟補起品全配的情況下,可以維持太空人生存21天,但是燃料只能飛30萬公里左右。這樣連月球都到不了,月亮距離地球約38萬公里。 太空沒有空氣也沒有馬路,沒辦法靠外力煞車,只能自己的火箭往前噴火來減速,所以每一趟旅程的燃料都要分配成四份: 出發時加速,快到目的地時減速,掉頭後加速,到地球前再減速。
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之所以人類能去月球這麼遠,是因為月球引力會吸住太空船,然後我們靠月球引力甩尾、再把太空船拋回地球,才能飛到單趟38萬公里,否則靠燃料又要載人,15萬公里就是目前的極限。 Q:那為什麼不先發展太空旅遊? 太空其實不適合旅遊,太空有一個致命殺手「高能粒子」。宇宙裡的超新星爆炸或太陽閃焰,會將大量粒子加速到近乎光速;這些粒子因為帶著極高的動能,所以稱為高能粒子。 因此人類在太空,會無時無刻被四面八方的高能粒子打到,這些粒子會像微型子彈一樣穿過人體、撞斷 DNA。雖然人體具有修復能力,但一次次大量、頻繁的受損,最後會漸漸修復出錯,罹癌機率暴增。 因此上太空是危險之旅,即使你有錢上去,也只敢待個幾天。高能粒子是大量、無時無刻出現,下圖只是示意圖,數量沒這麼少。
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Q:啥是粒子? 就是中子、質子、電子,以及他們組成的原子核。而宇宙中會遇到的高能粒子主要是質子跟某些大型的原子核,比方鐵原子核。那些比質子大的高能原子核統稱為「重離子」。
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質子只有單獨一顆、比較小,只會撞斷你的DNA單鏈。每一條單鏈都包含了足以重建另一條鏈的完整資訊,當 DNA 受到如輻射或化學物質損害時,身體會參照另一條完好的來修補。
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但像鐵原子核是26顆質子與30顆中子組成,這種大的重離子會撞碎整個DNA雙鏈,此時細胞會嘗試強行連接斷點,很容易造成突變。如果壞掉的地方剛好包含「銷毀壞掉細胞的指令」區,那這個壞掉的細胞就永遠不會被銷毀而不斷增殖,形成腫瘤/癌症,非常可怕!
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Q:那地球為什麼沒事? 因為地球磁場跟大氣層兩個「防護罩」。強大的磁場可以改變高能粒子的移動路線,其中一部分粒子還會沿著磁力線進入南北極高空,撞擊大氣中的氧與氮分子,產生美麗的極光。 即使有少量粒子穿透磁場,也會在大氣層中與空氣分子碰撞,當到達地表時,已經不足以對人體造成明顯傷害。
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Q:那如果移民去月球跟火星呢? 月球跟火星都沒有磁場,而月球沒有大氣層,火星的大氣層極為稀薄,所以都無法阻擋高能粒子。當你從登陸的那一刻起,就會受到來自天空的高能粒子,跟粒子撞擊地表產生的次級粒子(中子),上下夾擊,完全不適合居住。 如果要居住,就是要在太空艙上方跟四周,堆滿約5公尺厚的行星土壤來抵擋高能粒子,而且不能裝窗戶,不然會有破口,因為玻璃完全擋不住這類粒子雨。 科學家發現火星跟月亮地底下有不少古代火山活動遺留的熔岩通道,都在地底深處,上方有數公尺的岩石,也許可以把居住艙蓋在那裡,盡量躲在地底活動。
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Q:那到底怎麼樣才適合在太空生活? 太空其實完全不適合人類居住。除了高能粒子的危害,太空中沒有重力,骨頭不用再支撐身體重量,幾個月內就會快速骨質疏鬆,流失的鈣質進入血液會造成高血鈣,最後在腎臟結晶變成腎結石。然後心臟開始萎縮、免疫功能降低。 然後因為沒有重力拉住體液,體液湧向頭部,腦壓會把眼球慢慢擠扁,這造成的視力損傷是永久性的。 如果要在太空生活,最起碼就是要蓋一個超大的太空站,靠旋轉來製造人工重力,然後外層再覆蓋5公尺以上的混凝土防護層,才能抵擋高能粒子跟微隕石的衝擊。但這種規模人類做不出來,做出來也無法移動,因為太重了。 Q:但電影裡的太空船都不是長這樣? 是的,電影中的太空船基本上都是「客機」或「郵輪」的太空版,而電影《絕地救援》或美劇《太空使命》裡的殖民地也只是貨櫃屋的星球版,甚至還有大窗戶!那種完全不能阻擋高能粒子。 除了前面提到的健康問題,如果高能粒子撞到腦神經,還會造成認知受損或腦部壞掉,所以在那種輕量化規格的太空船或基地,人體能承受大約兩年就是極限,而且未來細胞突變、得癌症的風險會大幅提高,身體遭受的輻射毒性更是地球上的幾十倍。
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Q:那移民外太空到底如何? 人類是地球的產物,地球提供了超強的保護力跟重力,不但能生存,而且還有巨大的活動空間跟多樣的物種。 不論是移民太空或到月球、火星,都將面臨極度不舒適的環境,摒除高能粒子影響,光是缺乏正常的重力,就會讓人體不斷衰弱、變質。 而要在外星球種植作物、畜牧更是極為困難,因為動物也會面臨重力不足的問題,無法正常發育跟繁衍。所以如果要享受一頓 TGI Friday 的美食,有漢堡、牛排、沙拉,保守估計大概要150年以後才能實現,因此移居外太空是非常辛苦的。 遺憾的是,對於這個「完美生活環境」的地球,人類卻沒有意識到那是多麼珍貴,學校也完全沒教。
愛心
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