问题

人类航天在 5 年、50 年、500 年的尺度上所需要解决的最重大问题分别是什么?

回答
好的,咱们聊聊人类航天,这事儿可不是一蹴而就的,得看长远。我给你掰扯掰扯,未来这几个时间段里,咱们登天这事儿,最头疼的都得是啥。

五年之内:活着,出去,回来,成本还得降

这五年,别看时间不长,但关键是“落地”。咱们现在在国际空间站上混得风生水起,但那也只是个近地轨道上的“小破球”。要真想往远了走,最急的几个坎儿得迈过去:

可靠性,那是命根子: 航天器这东西,一上天就是个玩命的活儿。五年之内,咱们要解决的最核心问题,就是怎么让送人上去的东西,变得跟坐公交车似的靠谱。啥意思?就是发动机不能随便熄火,生命保障系统不能突然罢工,万一出点小问题,得有办法解决,而不是直接玩完。这得靠无数次的测试,无数次的改进,把每一个可能出错的点都给捋顺了。想想看,万一去月球的路上,氧气供应系统出了岔子,那可不是闹着玩的。所以,这五年,重点就是把每一次发射的成功率往上提,让宇航员们觉得,这趟出去,能回来是大概率事件。
送人去更远的地方,还得是私人公司能玩得起: 现在这空间站虽然不错,但成本太高了,主要是靠国家队。五年之后,咱们的目标是能把人送得更远,比如月球,甚至火星的轨道附近。而且,得让一些有钱的公司,比如 SpaceX、Blue Origin 这些,也能参与进来,甚至能自己组织商业载人飞行。这就逼着咱们要解决成本问题。怎么降低火箭的发射成本?重复利用火箭,这已经是大家都在做的了,但还得做得更好,更经济。还有就是,得有经济模型,让私人公司觉得投资航天是有回报的,这样才能形成良性循环,把整个行业的成本往下压。要不然,光靠国家财政,咱们这飞天的步子就迈不大。
在轨道的“生活技能”得提高: 宇航员在空间站待着可不是度假,他们得修东西,得做实验,甚至得自己种点吃的。五年之内,咱们要解决的问题是,怎么让宇航员在太空里更“自给自足”一点。这包括更先进的生命保障系统,能循环利用水和空气;更有效率的太空厨房,能处理食材;还有就是,太空维修技术得跟上,别遇上个小故障就束手无策。想象一下,如果能在月球上建个小型基地,宇航员就能在里面住上一段时间,那得能自己动手解决很多问题才行。

五十年:太空殖民的基石,人类成为“多行星物种”

五十年,这可就不是“到此一游”了,咱们的目标是“定居”,是把人类的足迹真正地印在另一个星球上。这五十年,最大的挑战是:

建立可持续的太空定居点: 说白了,就是得在月球或者火星上,建起能够长期生存的“新家园”。这可不是搭个帐篷就行,而是需要解决一系列生存必需品的问题:
能源: 太阳能固然好,但总有晚上,总有沙尘暴。得开发更稳定、更强大的能源解决方案,比如小型核反应堆,或者高效的储能技术。
水和空气: 在月球和火星上,这些都是稀缺资源。得有能从地表或地下提取、净化,并且循环利用的技术。火星上的水冰是个好希望,但怎么高效地挖出来、融化、净化,是个大难题。
食物: 长期依赖地球补给是不现实的。必须要在当地发展出农业,或者养殖业。这涉及到太空育种、封闭式农业系统,甚至可能是人工合成食物。能像在地球上一样,自己种点蔬菜水果,那才叫真正的定居。
辐射防护: 地球有大气层和磁场的保护,但在太空,宇航员时刻暴露在宇宙辐射下。得有有效的防护措施,比如建造厚实的居所,使用特殊的材料,甚至开发基因疗法来抵抗辐射。
解决“往返”和“生产”的经济学: 就算能建起基地,如果没有经济上的可持续性,那也是空中楼阁。五十年内,得想办法让太空的活动能创造价值。比如,从月球上开采稀有矿产(比如氦3,用于核聚变),或者在火星上进行科学研究,然后把成果卖回地球。但关键在于,把东西运回地球的成本得降到能接受的程度,并且要能有足够的“诱惑力”让公司愿意投入。这需要发展出更高效的太空运输系统,比如更先进的推进技术,甚至可能是太空电梯雏形。
太空的“法律”和“伦理”: 当我们开始在别的星球上“扎根”,谁来管?谁拥有资源?这些都是需要提前考虑的问题。五十年前,国际社会就得开始制定太空资源开发的规则,明确各个国家、各个公司的权利和义务,避免冲突。而且,我们作为“外来者”,在别的星球上应该怎么做?会不会对当地环境(哪怕是微生物)造成影响?这些伦理问题也得有人去探讨和解决。

五百年:文明的跃迁,星际公民的崛起

五百年,这已经不是“人”的概念了,而是“文明”的概念。人类如果能走到这一步,那已经不再局限于地球,甚至不再局限于太阳系了。这五百年,最根本的挑战是:

实现真正的星际旅行: 就算我们现在有了先进的火箭,但以现在的速度,去最近的恒星也要几万年。五百年后,人类要解决的,是让星际旅行成为可能,而不是科幻小说里的情节。这可能涉及到:
超光速旅行的理论突破: 这是最难的,也是最颠覆性的。可能需要我们对时空本身的理解发生根本性的改变,比如利用虫洞、曲速引擎之类的概念。当然,这只是理论上的可能性,真正实现可能比我们想象的要难得多,甚至根本不可能。
高效的亚光速推进技术: 如果超光速不行,那我们就得把亚光速的效率推到极致。比如,核聚变推进器,或者反物质推进器。这些技术能让飞船的速度达到光速的百分之几,这样去临近的恒星系也只需要几十年,而不是几万年。
世代飞船和休眠技术: 如果速度实在不够,那就得让飞船上的人能在漫长的旅途中繁衍后代,一代一代地朝着目标前进。这就需要解决世代飞船的生态系统稳定、社会结构维持,以及长途休眠技术,让宇航员能在一个漫长的旅途中“暂停”自己的生命。
适应极端的外星环境: 不仅是月球和火星,我们可能会去到更遥远、更奇特的星球。这些星球的环境可能完全不同,比如重力更大或更小,大气成分有毒,甚至没有行星。人类可能需要发展出:
基因改造和生物适应: 通过基因工程,让人类能够适应不同的环境,比如改变骨骼密度以适应高重力,或者提高对特定气体的耐受性。
先进的生态圈和生命维持系统: 建造能够模拟地球环境的封闭式生态系统,或者设计出能够利用外星资源来维持生命的复杂装置。
赛博格化和意识转移: 更极端的设想是,人类的身体可能会与机械相结合,形成“赛博格”,或者将人类的意识上传到数字载体中,以克服生理上的局限。
处理与可能存在的地外文明的互动: 如果在五百年后,我们遇到了其他文明,那将是人类文明史上的一个全新开端,也带来巨大的挑战:
跨文明的沟通和理解: 我们如何理解一个完全不同于我们的智慧生命?他们的语言、思维方式、价值观是什么样的?这需要我们具备极高的智慧和同理心。
避免冲突与合作共赢: 双方的接触很可能伴随着误解和潜在的冲突。如何确保不发生大规模的战争,而是能够和平共处、甚至合作,将是决定人类未来命运的关键。
对人类自身文明的重新定义: 与其他文明的接触,很可能会让我们重新审视人类自身的定义、价值和在宇宙中的位置。

总而言之,从五年到五百年,人类航天所面临的问题,是从“生存”到“扩张”,再到“融合”的演变。每一步都充满了未知和挑战,但同时也孕育着无限的可能。这不仅仅是技术的比拼,更是智慧、勇气和对未来的不懈追求的体现。

网友意见

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自1942年纳粹第一次将V2火箭发射到100公里的卡门线起到今天,人类已经探测航天75年。在5/50/500三个未来的时间点上,我觉得最重大的问题应该是:


1。5年内:商业航天的崛起

75年内人类的三大航天天顶科技是阿波罗登月、航天飞机和国际空间站,他们的技术高度达到了前所未有的状态,但代价是极其高昂的费用。这三个任务的费用都超过了惊人的2000亿美元!虽然比起他们获得的技术积累从长远来看这些钱花的值,但在短时间内的投资需求实在太大。

所以目前亟需商业航天力量将这些现有技术消化吸收。换句话说,用商业化的力量将航天变成一个可以盈利的行业,这将使目前的航天发展状况大为不同。

还好以Space-x,Orbital ATK,Bigelow,Blue Origin为代表的优秀航天企业崛起。Space-X凭借极大降低航天成本,已经实现了盈利和快速增长,拿到了海量投资。它起到了一个示范效应,其他公司也在齐头并进,大量投资进入这片蓝海。

5年前Space-X还不为人所知,而如今家喻户晓,按照这个发展速度,5年内商业航天将会是完全不同的面貌。只有通过商业航天的大规模发展,人类真正迈入航天时代才能成为可能。



2。50年内:航天国家队抱团的重大技术突破

商业航天有个先天不足:不会冒险尝试超高投入大风险低回报的技术发展,这些技术根本不是他们搞的起来的。比如现有航天三大天顶科技之前动辄2000亿美元的投资。

但此时需要国家队,也就是美国NASA、欧洲ESA、俄罗斯Roscosmos、中国CASC、日本JAXA这些领导天顶科技发展,将人类航天技术推到一个新高度。

现在来看下一个天顶科技就是实现载人登陆火星,需要的费用在10000亿美元以上,恐怕也只有国家队甚至多国合作完成,这将是50年内的目标,期间再由商业航天将这些技术消化吸收。


3。500年内:拯救人类的唯一希望

随着人类火的革命、农业革命、两次工业革命直到今天第三次信息工业革命进程中,人类掌握的生产力水平在急速上升,也意味着对地球的破坏力和对人类自身的破坏力不断飙升。

即便是在100年内,人类历史上前所未有的民族主义此起彼伏、宗教矛盾到处都是、恐怖主义每天上演,曾经两次世界大战破坏力空前,而后续更高烈度的战争也在路上。更何况环境污染、超级流行病等问题都衍生而来。这些貌似只与人这种动物的人性有关,所以生产力只会放大破坏力

在500年后,也许掌握核武器的国家都超过1000个(默认民族主义和宗教矛盾会导致很多国家进一步分裂),核大战也许已经上演了很多次,末日电影变成现场直播。

恐怕通过航天逃离地球才是普通人最好的选择吧,每个人都会辛苦工作,甚至加入更多战争搏命,努力挣上一张末日的船票。

对地球外的空间开发成为最核心的问题,太阳系内的星际旅行成为常态。

所以那个时候航天最重大问题是:


如何给更多人提供船票?

而船又开向哪里


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