放棄火星，讓我們殖民金星！

新聞 07-03

原標題：放棄火星，讓我們殖民金星！

周四 ·觀測指南|周五 · 深空探測

「

火星上極其稀薄的大氣，微弱的陽光，對於未來殖民先鋒來說，需要攜帶的物資實在太多。而在地球內環運轉的金星，既有稠密的空氣，又有充足的光照，甚至在其大氣層約50km高度處，氣溫20°C，富含水分和二氧化碳，簡直就是天然的溫室。此外現有航天器5個月就能飛到金星，也比火星的9個月縮短了幾乎一半。

地球的孿生兄弟

金星是一顆類地行星，因為它的大小、質量、體積，以及到太陽的距離，均與地球相似，所以經常被稱為地球的孿生兄弟。

它的直徑是12,092千米（只比地球少 650千米），質量是地球的81.5%。

1:1擺放的金星和地球，金星直徑略小(5%)。

左圖為麥哲倫號於1990-1994年生成的雷達影像，右圖就是地球的標準照。

Credit: Wikipedia

地獄般的金星"地面"

但是金星表面的狀況與地球完全不同，金星大氣稠密，且其質量96.5%是二氧化碳，其餘的3.5%是氮氣。它有著四顆類地行星中最濃厚的大氣層，行星表面的大氣壓力是地球的92倍。表面的平均溫度高達735 K(462°C)，是太陽系最熱的行星，比最靠近太陽的水星還要熱。

雖然它可能曾擁有過海洋，且外觀與地球極為相似，但是隨著失控的溫室效應導致溫度上升而全部蒸發掉了。由於缺乏行星磁場，水受光照分解成氫和氧，而自由氫又被太陽風掃進星際空間。金星表面是乾燥的荒漠景觀，點綴著定期被火山刷新的岩石。

前蘇聯金星13號著陸器拍攝，它在金星只倖存了127分鐘。

科幻還是科學

著名科幻作家迪斯教授的《雲之蘇丹》（The Sultan of the Clouds）中，Tinkerman描述他所見的金星：

」金星的表面有著地獄般的高溫，氣壓幾欲將一切都壓扁。然而隨著海拔升高，氣壓和氣溫都隨之降低。到50km高的雲端，氣溫如地球的熱帶一般，氣壓與地球表面一般。再升高20km，空氣更稀薄，氣溫則降到地球極地的水平。

數萬座金星城市就在這20km的區域上下浮動。」

第一段話描述的是事實，第二段就是科幻的部分了。

Credit: Shutterstuck

緣起

早在冷戰年代，NASA忙於登月計劃時期，金星殖民計劃就已提上日程。前蘇聯也曾發射多艘無人探測器到訪金星。

在那個軍備競賽的年代，在那個太空爭霸的年代，NASA有充足的資金支持，民眾對太空探索的熱情也空前高漲。

按照當時的計算，利用阿波羅計劃的硬體設備，即便核動力引擎研製成功，經過400天的漫長太空旅行，三名宇航員僅僅能夠對金星進行短暫的近距離觀測——45分鐘至2天。聽上去不是那麼合算。

然而充足的光照，富集的碳，適宜的溫度，0.9g的重力，一切都那麼誘人。不只是科幻作家，科學家們也一直未曾放棄論證將科幻變為事實。

水手2號效果圖，第一個接近金星的人造物

Credit: NASA JPL

雲端之旅

NASA科學家於2015年發文闡述了HAVOC計劃（High Altitude Venus Operational Concept - An Exploration Strategy for Venus，原文見https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20160006329）。

為了避開金星表面的極端環境，該計劃擬發射的金星探測器，將攜帶巨大的飛艇。飛艇在金星大氣層中展開，懸浮在50km海拔的大氣層中。探測器將能供2名宇航月在金星生存1個月時間，之後重返地球。

按照科學家們的評估，HAVOC計劃比載人火星任務耗時更短。計劃可預期的技術難點則包括：如何在金星大氣準確的為飛艇充氣（時機不合適則可能機毀人亡）、如何避免金星大氣內的硫酸損壞太陽能板等。

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HAVOC介紹視頻

雲端基地

HAVOC之後，或許人類將像建造空間站那樣，在金星大氣層中建造供人類長期值守的基地，甚至像《雲之蘇丹》那樣建造小型漂浮的城市。

擁有豐富的二氧化碳和光照，人類可以利用光合作用來製造食物甚至燃料。聽上去一切都那麼自然。

若干飛艇連接懸浮，充足日照下供宇航員長期停留

Credit: NASA

其實這樣的想法，早在冷戰時期，前蘇聯科學家們已經在雜誌上探討過了。

1970年代前蘇聯的殖民金星設想

Credit: Technica Molodezhi

遠景

雄心勃勃的地球人，當然不會滿足於雲端的鴿子籠，我們要徹底改變金星的面貌，讓他名副其實的變為地球的孿生星。

2010年諾獎得主，大氣化學家Paul Crutzen提出：向金星大氣注入大量的二氧化硫，並向太空排放二氧化碳，讓其重返原始地球時期的樣貌，從而實現金星大氣降溫，減速溫室效應。

20世紀90年代，科學家Paul Birch曾提出了一種更為激進的方法：從巨大的氣態行星木星或土星提取氫氣，並注入金星大氣。大量的氫氣將和金星大氣中海量的二氧化碳反應（Bosch反應），並生成純碳和水。如果注入40,000,000,000,000,000,000千克氫氣（這才是「激進」的點，筆者），產生的水將覆蓋80%的金星表面。