站住！那個在土星環上奔跑的人！

新聞 07-29

編者按：十幾年前，一部名叫《暴力街區 13》的電影風靡世界，大衛 · 貝爾飾演的小混混腳蹬球鞋，在屋頂跳躍騰挪，成了全體叛逆青年的效仿對象，跑酷進入流行文化。

幾百年後，未來的太空暴走族，如何在群星之間飛檐走壁？劉洋博士構想出一處極度危險而又極度浪漫的跑酷場所——土星環。貧民、強盜和探險家在此聚集，罪惡叢生，非法交易泛濫，太陽系內最美的風景線，成了臭名昭著的三不管地區。接下來，一場好戲即將上演。

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在空曠的宇宙背景之下，在近乎絕對零度的冷寂之中，獨自一人在星空里前行，這是一幅糅合了殘酷危機和異樣美感的畫面。這裡說的「前行」，並非指藉助某種星際飛行器，或者攜帶型推進裝置，而是真正意義上的藉助雙腿邁步前行。

這樣的事情可能嗎？以前的人們大概很難想像，但這樣的畫面自 24 世紀以來，已經越來越頻繁地出現，甚至已經形成了一種新的太空跑酷亞文化。

空無一物的宇宙空間自然是無法借力前行的，人們活動的場所實際上是一類叫做「行星環」的特殊環境。

它本質上是眾多環繞行星運行的小顆粒，通常行成像盤子一樣的薄層形狀，簇擁在行星的赤道上空的近圓形軌道上。

在太陽系的各大行星中，土星的行星環是最顯眼的，早在 17 世紀就被伽利略發現了。那是一個圍繞著土星的光環，早期曾被認為是一個固態的連續實體盤，後來的分光觀測實驗證實，那其實是由無數小顆粒組成的離散的物質系統。具體來說，土星環分為幾個不同半徑的環面，其中物質最密集也最明亮的當屬 A 環和 B 環。人們在星環上的活動也大致集中在這兩個環面上，而又以 B 環為最多。

B 環的半徑大約在距離土星中心 9 萬公里至 12 萬公里之間，環面的厚度約為 10 米。其組成物質主要是冰粒和少數的岩石殘骸，顆粒直徑小至幾厘米，大的有幾米。從本質上來講，這些顆粒都算是土星的衛星，有觀點認為它們是一顆在土星引力作用下與土星的外圍物質（也就是土星大氣）相撞的冰殼衛星解離後形成的。

那麼，在這樣的星環上，真的可以徒步前行嗎？

（在太空里跑酷，一腳踩空也挺要命，插畫：老墨）

我們不妨來估算一下，在星環上的這些顆粒，分布的數密度（數密度，指單位體積內某種粒子或者物質的數量）是多少吧。如果顆粒分布太稀疏，行走起來當然就不方便了。以土星 B 環為例，其總質量估值範圍為 0.7 到 2.5 億億噸，取中間值 1.6 億億噸進行計算。

假定其形成的環面是一個密度平均分布的標準圓環，帶入之前我們提到的其半徑和厚度的數據，我們可以計算出，在星環帶中的一立方米內，帶有 100 千克的物質。我們假設這些物質都是以直徑為十厘米的冰晶顆粒的形式存在的（這個大小應該足以借力前進了），那麼在一立方米的空間中就有 100 個這樣的顆粒存在。

我們的估算到底對不對呢？根據一份 2016 年的研究報告，土星 B 環的平均面密度在 40 到 140 g/cm2 之間。取 10 米的星環厚度稍作換算，也就是每立方米有 40 到 140 千克的物質。這和我們的估算結果是一致的。

上面的簡單計算告訴我們：

星環中的顆粒物質分布還是很密的，足以作行人踏足借力之用了。

當然，事實上土星環中的物質分布是不均勻的，其中還有著螺紋狀或者輻條狀的密堆區域，但無論如何，對一個經過訓練的人來說，無動力地穿行其間，卻並非是天方夜譚了。

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這項運動最早源於聚居在土星環上的星際海盜。在 23 世紀末，人們對土星的開發正如火如荼的進行著。每天都有無數的無人採礦飛船或者旅遊客運飛艇穿越土星環，來往於土星與外界之間。隨著時間的推移，一些貧民和失業者，逐漸聚居在了土星環中。他們無力負擔在土星大氣層中的那些大型懸浮聚落的房價，只好在土星環中，尋找現成的大型岩石顆粒搭建簡陋的居所。

為了屏蔽宇宙射線的輻射，這些貧民窟通常建立在一個個直徑為幾百米的小型衛星之中。穿透幾百米的岩石層，在衛星中部建立居住和活動的區域。他們利用這些岩石衛星在土星強大磁場中飛行時的電磁效應來獲取電力和能源，並進行一些簡單的工業生產。

然而，這裡的環境如此惡劣，即使有無土栽培的技術也無法獲取足夠的食物和資源，因此他們慢慢打起了途徑此處的眾多飛船和人造衛星的主意，最終淪為了臭名昭著的星際海盜。由於土星環正好在土星的赤道上方，眾多衛星和飛船的軌道都要經過土星環，而且其途徑點也可以根據動力學方程很簡單地推算出來，這些都為海盜們的掠奪行動創造了必不可少的條件。

然而，政府對於這些海盜們並沒有太好的應對辦法，警察和軍隊在抓捕他們的過程中也頻頻遇到難題。其中之一就來自於土星環那密集的物質顆粒。僅僅穿著一身最輕便的封閉式太空服，不用藉助任何笨重的推進動力裝置，海盜們便可以在星環物質組成的「海洋」中來去自如。

他們身手矯健地藉助各種冰晶靈活地轉向，讓加速性能最優異的警用飛艇也無法跟上其軌跡；他們更能夠瞬息間隱藏於那些長達幾公里的「密紋」之中，令追蹤者們無從追尋。

這些密紋是星環上的物質密度波（物質按照疏密相間的方式在空間中規則分布）的一部分，來源於附近的小衛星與星環物質的軌道共振效應。另外，一些細環還會如辮子一般糾結在一起，形成更加複雜的瘤狀或者團狀的空間結構。這些都構成了海盜們的地利優勢，讓他們一次又一次地逃脫警方的追捕。

（圖片來自：

yokohama-mobilepla.jp）

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直到 24 世紀中葉，隨著社會經濟總體結構的改善，星際海盜這一群體才最終消失在歷史的長河中。然而，踏著他們曾經的足跡，無數極限運動的愛好者開始行走在了星環之中，並逐漸發展出了星際跑酷的概念。

人們在大小不一的星際塵埃中輾轉騰挪，盡情享受融入在無垠宇宙中的寧靜與自由。跑酷者們穿著輕便的防輻射宇航服，從 B 環外緣的卡西尼縫出發，在土星引力的拉拽下，向著內環輕盈地跳躍而去。這個過程並不費力，只是需要在適當的時候藉助冰晶顆粒緩衝一下自己的線速度，並及時調整運動方向罷了。

當然，危險仍然存在，而且還極其致命。他們需要隨時維持在星環所在的平面上，以免讓自己失去借力之物，成為真空中的一粒浮塵。同時，儘管大部分顆粒之間沒有相對運動，但偶爾還是有外部的衛星對環內物質產生擾動，從而讓其中的顆粒發生碰撞、凝聚或是濺射。跑酷者需要隨時注意周圍的情況，提防那些有可能對自己造成威脅的顆粒物。

另外，偶爾會有塵粒流從土星高速噴出，對跑酷者帶來巨大的衝擊。它們都是些在太陽風的作用下帶正電的塵粒，大小不過幾十納米，在土星磁場下以每秒一百公里的速度噴射而出。儘管防輻射的太空服會阻擋大部分帶電粒子的侵襲，但在大規模塵埃流下仍然會對人體造成損傷。

從 B 環外側行走至內側需要花費數月的時間，這期間會途徑許多不穩定的區域，風險很大，因此一般玩家都會選擇一些比較穩定的區域進行短途的活動。然而有一類職業的探險者卻迎難而上，執著的挑戰橫跨 B 環的壯舉。

在 24 世紀六十年代，一位海盜的後裔第一次成功地橫跨了 B 環，耗時三個多月。這三個月，他沒有依靠任何外部的動力裝置，吃的是隨身攜帶的壓縮食品，飲水則通過融化星環上的冰晶顆粒來取得。這之後，又陸續有數十人達成了這項成就，時間也縮短到了一個月。

最近一段時期，有人提出了一項更為艱難的挑戰，那就是沿著 B 環前進一圈，完成徒步環繞土星的旅程。這可比橫跨 B 環艱難多了，其需要完成的路程約是後者的三十倍。即使一切順利，也至少需要數年的時間才能完成。而且，這一路上的生存物資——比如食物——該如何攜帶，也是一個極大的問題。因此，雖然有很多探險家做過此項嘗試，但至今仍然沒有人完成這個挑戰。

雖然很微弱，但人類在星環上的活動仍然對星環產生了一定的影響。一些物質顆粒受到擾動，脫離了星環。這種跡象引起了一些環保人士的警覺。在他們的建議之下，政府開始對星環採取了一定的保護措施，主要的一點，就是在 B 環的附近引入了一些「牧羊犬衛星」。這些衛星運行在星環的內外兩側，它們構成的引力對組成 B 環的顆粒產生影響，限制了它們的活動，以免讓它們從 B 環中向內外兩個方向擴散。