太空城堡-解析未來星際飛船

宇航員通過意識控制太空飛船運行

宇航員在太空零重力環境下，身穿厚重的宇航服在很大程度地限制宇航員的運動技能。目前，英國艾塞克斯大學計算機科學教授里卡爾多-波利帶領一支研究小組首次提出一個全新概念——使用大腦-計算機界面(BCI)控制太空飛船。

在實驗中他們使用BCI系統模擬太空飛船操控，當然，他們簡化了太空模擬環境。雖然太空環境應用BCI系統尚處於理論階段，但科學家發現兩個宇航員協同工作時具有較高的工作效率。

實驗中測試者戴著包含66個電極的帽狀裝置，這是一種非侵入方式獲得大腦信號，波利能夠讀取測試者的腦電圖信號。為了放大大腦信號，研究小組通過計算機在屏幕上產生特殊的視覺刺激，這將幫助測試者產生大腦信號，進而模擬宇宙飛船在太空中的狀況。「宇宙飛船」在屏幕上是一個較大的圓圈，「太陽」是一個較大的白色球體，當飛船逐漸接近時這個白色球體就會變大。在圓圈周圍的一組8個灰色圓點是宇宙飛船移動的游標，每個圓點代表不同的方向，這些圓點將以綠色或者紅色隨機點亮。

為了實現飛船沿著特定方向飛行，宇航員測試者必須集中精力於這些圓點，識別圓點每次點亮時的顏色。對圓點色彩的專註將使大腦產生較強的腦電波信號。當測試者專註于飛船沿著正確軌道移動時，幾台計算機將協同工作讀取大腦信號並進行分析，實時呈現飛船的模擬飛行狀況。

解析未來星際飛船太空社區

來自伊卡洛斯人類星際航行工程的景觀建築師、城市概念規劃專家史蒂夫?薩默福德（Steve Summerford）認為人類在前往另一個行星系統的航行途中，需要什麼的星際飛船。薩默福德一直從事地外行星開拓以及星際載人飛行環境的研究工作。儘管進行星際航行的宇宙飛船所能提供的生存環境與地球上差異較大，但是科學家們試圖儘可能地讓宇航員體會到在地球上的感覺。

研究人員設計的未來人類宇宙飛船

但目前為止還沒有一艘宇宙飛船能將運載工具與宇航員完美地結合起來，相反，研究人員側重於通過宇航員的經驗積累探討出可進行數個世紀宇宙航行後還具有可利用價值的設計，這些按當前最精密的工藝打造的工具可在未來被應用於建立一個遙遠的太空殖民地，最多可容納多達10000人的外星基地。本項研究提到了在1975年，由美國國家航空航天局的研究人員、斯坦福大學的學生聯合開展的名為《空間殖民：一項設計研究》的課題。但近些四十年以來，科學家們基本都聚焦在宇宙飛船內部空間的合理分配以及飛船潛在運輸效率的研究上。

現在我們所看到的許多關於恆星際旅行空間居住環境的構想設計，都體現出類似的特徵，比如巨型宇宙飛船上的人們身著輕質金屬或者特殊面料的服裝在飛船內部飄動。目前，多個軌道空間站似乎在人類宇航飛行上積累了一些經驗，比如美國國家航空航天局的天空實驗室，俄羅斯的和平號軌道空間站，以及現在的國際空間站，都試圖在模仿一些生存環境，其目的就是為了給未來的殖民者提供多種形式的「家的感覺」，而這些設計可能是徒勞的。

對於伊卡洛斯人類星際航行的設計人員而言，這些軌道空間站的人居環境是相對經濟的，但是人類如果要進行數個世紀的恆星際旅行就要重新建立空間居住標準，要與地球上的建築類似。可以在將大型宇宙飛船的內部空間打造成現今小區或者小城鎮的生活模式。根據科學家對「空間居住區」的研究結果，認為每人需要大約50平方米的面積才能保持最低限度的舒適，如果是一個將近1萬人的外星人類殖民基地，那麼配套的生活設施總面積要求人均達到150平方米。

因此，如何分配宇宙飛船和外星基地的人居空間以及最小間距是未來人類拓展宇宙殖民地的一個重要基礎研究。根據科學家們計算，為了使恆星際航行達到合理的人居環境，宇宙飛船需要有67萬平方米的生活面積，其加壓艙體積大約為1740萬立方米，相當於三個帝國大廈的結構。在太空中航行要面對的最明顯問題就是失重，在建造太空殖民地時這是最有利，也是最不利的因素。其明顯的優勢在於可以解決工程材料的重量問題、運輸問題等，但是我們經過數十年的研究發現長期失重對人類的健康極為不利，因此我們需要人造重力場。

科學家認為可以通過建造一個巨型旋轉式結構的宇宙飛船來產生人造重力場，利用離心力的原理可模擬出大約70%的地球引力。確切地說，通過垂直旋轉軸我們可以感受到明顯的重力作用，這裡的面積大小就是進行星際航行的宇航員們生活居住的主要場所，為了能將此面積最大化，圓環是個理想的選擇。從形狀上看，球形面的重力場效率是極低的，而由多個環形圈構成的同心圓堆疊結構則更有效率。

另外，建設一艘恆星際宇宙飛船，需要突出模塊化的設計理念。由許多個小型單元構成的大型宇宙飛船可允許未來的任務拓展，系統冗餘設計等。在建造過程中，可在臨時軌道上進行組裝或者在拉格朗日點上進行裝配，這樣可使得建造過程更容易些和降低成本。內部的構造可模仿城市的設計，使用堆疊或者多層建築，加強對垂直空間的利用。同時，也需要使用內空間進行植樹、種植等農業活動，提供娛樂場所等。這支由科學家、材料工程師、城市規劃師組成的研究小組，希望有一天可將這些設計理念賦予實施，打造出恆星際旅行的太空社區

未來太空飛船設計

在菲利普·迪克、威廉·吉布森、羅伯特·海因萊因等科幻作品大師筆下，未來造型新穎的太空飛船能夠在其他行星、星系和空間之中自如穿梭。

對未來交通運輸工具的設計很大程度上取決於人們的想像力，但是一些夢想家、設計師賦予這些新穎科幻設計新的生命。目前，conceptships.org網站列舉了一些設計奇特的太空飛船和其他新穎的運輸交通工具，有深水勘探寶藏的水棲船、科幻版的巡洋艦、奇特的太空貨船等。

美國宇航局太空梭發射場景

尼古拉斯·布維爾對於太空旅行非常著迷，他從小在美國佛羅里達州卡納維爾角長大，目前他是一位遊戲設計師，曾設計了許多電腦遊戲圖畫和書籍封面。如圖所示，這是它所繪製的美國宇航局太空梭發射場景。

水棲船

傑弗里·特利設計的水棲船則是考古學家探尋水底寶藏的最佳運輸工具，這種水下交通工具可以潛入水下未曾抵達的勘測深度，查找遺失的史前古器物，並記錄不同尋常的生命形式。

空中輕型海盜船

空中輕型海盜船，大衛·利維決定在早先的設計原型上進行改進，科幻版的空中輕型海盜船。利維是SteamBot設計工作室主管，他想像一艘太空船飛翔於未探測的宇宙區域，使用高級偽裝技術可實現「隱形」，讓這艘空中海盜船隱藏於敵人的視野範圍。此外，其膨脹型機翼採用太陽能動力，朝著太陽的方向在空中可像船隻一樣航行。

未來科幻巡洋艦

雖然23歲設計師本·馬尤羅設計的這個未來科幻巡洋艦是藝術課作業，但是精美的草圖使他感到非常欣慰。據他介紹，這艘「巡洋艦」主要的用途是探測未勘測區域、執行偵察搜索任務。

未來太空貨船

工業設計師邁克爾·傑利內克設計的太空貨船是他對學生們授課講稿的一部分。他說，「這個太空貨船的主要用途是在星系之間送遞貨物。」該太空貨船強大的噴氣發動機可實現最大化航空操縱控制，有能力航行於極端的大氣環境中。

像三葉草的太空船

多媒體藝術家約耳·卡爾洛·艾馬特使用Photoshop和ZBrush製圖軟體繪製了這種外型像三葉草的太空船。他設計的這個太空船可用於日常星際間旅行，雖然它仍是一種燃料動力驅動，很可能不久後能成為混合動力驅動。

「大黃蜂」太空船

傑克·帕克每天的工作並不是設計像《冰河世紀》等大型動畫片的特效，他的工作是漫畫設計製作。他所設計的這個太空船具有很快的飛行速度和致命的攻擊能力。帕克說，「這非常喜歡這款第二次世界大戰前的戰鬥機設計模型。」他在藍天設計室擔任高端計算機圖形介面設計師。這個太空船明亮的黃色外殼，尾部黑條紋，使其獲得「大黃蜂」的稱號。

「Ferro」太空戰艦

瑞典概念設計師西奧多·沃恩設計的太空戰艦靈感來自於科幻電影《異形》和《終結者》，如圖所示極具威脅的太空戰艦可以部署軍力，參加小型軍事作戰。這種太空戰艦被命名為「Ferro」，可裝配著殺傷性武器，承載8名乘客和1位飛行員。

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