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  星际飞船概念图,采用模块式设计,至少可容纳1万人。1万人是让一个社区保持健康稳定和可持续性所需的最低人数

  北京时间10月29日消息,据美国探索频道报道,为了上演人类长久以来追求的星际旅行,我们采取的更合理做法并不是建造超大号的世界舰,而是选择体积较小的星际殖民飞船。这种飞船将采用模块式设计,可容纳1万人。

  照顾心理需要很重要

  从文艺复兴时期因异教学说遭到责难的思想家到现代科幻小说,探索地球以外的遥远世界长久以来就是人类的一大梦想。对于知识和探索未知,人类永远不会满足。我们天生就有极强的好奇心,正是在好奇心的求知欲的促使下,我们才孜孜不倦地探索一个又一个新领域。

  从历史观点上说,上演星际旅行需要打造体积巨大的世界舰,里面将建造起伏的山丘、湖泊和郊区,所有这些都容纳在金属打造的超结构内,这些结构的规模将超乎我们想象。然而,这些巨型设计不可避免的遭受“被放弃”的命运,因为这种飞船的体积已经超出了我们的理解范畴。根据一些人的提议,一些飞船的长度超过20英里(约合32公里)。

  为了设计更具有现实性的飞船,我们需要在满足生存所必备的各种条件和设施以及满足心理感官刺激的渴望之间达到一种微妙平衡,同时还要兼顾技术上的可行性。本文的重点并不是探索有关设计建造超大号世界舰的想法,而是讨论体积较小的星际飞船设计,这种飞船被称之为“星际殖民飞船”(以下简称CIV)。

  在上演星际旅行时,人类乘坐的星际飞船上的居住空间应该像地球上的社区一样,感觉非常熟悉,而不是充满陌生感。人类的第一次载人星际任务需要几十年,甚至几百年的深入讨论和飞船研发,才能最终成为现实。这项任务的顺利实施需要很多领域的专家贡献他们的聪明才智。

  设计CIV面对无数技术挑战,除此之外,设计师在打造飞船环境方面还要考虑居住者心理和情绪的需要。如果没有合理的规划,忽视了居住者生理、心理方面以及对空间的需求,即使在技术方面取得前所未有的成就,人类驾驶这种飞船实施星际任务时也可能因为居住环境的差强人意而面临任务失败的厄运。

  星际飞船的环境需要满足居住者的精神方面的需要,同时也要具备实用的日常功能,它们的重要性不亚于宇宙辐射防护设施,食品生产以及在目标行星上可拆卸结构的再利用。如果在设计飞船时未能达到人性化,整个星际探索任务有可能最终以失败告终。第一批星际飞船可容纳数千名殖民者,能够在太空飞行数十年,甚至数百年。根据科学家当前的研究发现,最具有探索前景的类地目的地可能距地球10光年。

  环境设计需深思熟虑

  “深思熟虑”应该贯穿星际飞船设计始终,确保飞船基础设施的设计与使用者之间的“和谐”。基本上说,一艘CIV应该是一个或者多个成群的居住地,每个居住地都建有必要的设施,满足殖民者的需要。飞船内的建筑和间隙需要能够营造出健康的社区居住环境,满足居民在地球上习以为常的基本领地和隐私需求。以下列举的是一些能够促进居民生理和心理健康的环境设计:

  1.允许居民调整一个空间的结构和视觉外观

  2.打造狭长景观和远焦点

  3.利用结构设计空间,让发现和演变成为一种可能

  4.材料、形态、外形、质地和色彩要富于变化,鼓励能够吸引人眼球的设计

  5.保持一些外观或者连接设施的自然性

  人类的大脑对身边的世界极为敏感,以星际飞船为例,在设计上应该让居民感觉到舒适和受到启发,获得灵感,而不是产生幽闭感。

  本文在阐述CIV设计时提到的大量数据和信息均来自于1975年的“斯坦福圆环面”研究。从内部城市空间的设计经验来看,人的因素将产生很大影响,人数和出色的土地规划是任何CIV设计背后合乎逻辑的推动力。

  模块式设计更合理

  为设计用于太空探索的飞船方面,科学家曾提出过很多几何结构,最受欢迎的几何结构包括球形、圆柱形、圆环面以及带状圆环面。在空间利用方面,此前的研究认为球形和圆柱形的效率不及圆环面结构。以圆环面结构为例,设计师没有必要将整个结构设计成舒适的居住空间,可以设计成由一系列高架桥连接的居住舱,整艘飞船缓慢旋转,以产生人造重力,这是人体在长时间太空旅行时所必须的。

  与其他含有弯曲空间的其他几何结构相比,这种设计允许打造巨大的内部平坦居住空间。此外,这种选择也能让更有效更紧凑的飞船设计成为可能,潜在地降低建造和技术性成本。这种结构的一个概念模型由相互连接的居住舱构成,环绕中央的零重力舱旋转,每一个居住舱内建有住所、农业设施、市政设施、开放空间以及工作和研究场所。

  为了在设计星际飞船时获得最大的灵活性,相关程序和模块式设计成为必然选择。任何早期概念都必须具备“长寿”特征,必须能够随着参数的不断变化作出调整,无论是技术层面的还是程序层面的,也就是具有适应性和可扩展性。飞船采用的模块需要能够轻易复制,同时有效利用空间。所有模块式组件有机结合在一起,构成整个飞船设计。

  星际飞船的每一个舱都由多个模块构成,其建筑和功能方面的特性能够发生改变。不同舱之间由半圆形步行高架桥连接,允许居民在覆盖数公里区域的整个居住区内活动。被提议的飞船舱由5个模块构成,连接在一起的长度接近775米。这些舱构成的居住空间可容纳大约1万人。(根据最初的评估,1万人是保持一个社区健康和多元化的最低人数。)

  允许居民“按需调整”

  星际飞船居民需要拥有调整和改变住所以及附近地区的能力,这一点非常重要。因此,住所在设计上需要能够改变成不同形态,可以周期性重新调整并且保持功能完善以及附近地区的健康。通过建造彼此隔开的居住舱,而不是打造一个居住舱,飞船上的人员在遇到紧急情况时能够拥有更大的控制能力,例如疾病、农业疾病爆发或者机械系统故障。

  每一个居住模块在布局和利用方式方面都应该别具一格,形成不一样的景观。在居所附近活动时,居民应该能够获得身心愉悦的体验,获得生活在地球上社区的感觉。此外,飞船上的社区还要经过精心设计安排,既不能让大脑迅速吸收,也不会被大脑抛弃。飞船社区内栽种的植物需要具有很多功能,既能满足居民的食物需求,又能满足医疗需求。在结构之间保留步行走廊和开放空间便于让殖民者举行聚会,参加社交和娱乐活动,让他们的身体和内心拥有自由感,促进他们的生理和心理健康。

  不过,星际飞船毕竟是一个人造环境,居民终究无法获得与地球上一模一样的生活体验。为了尽可能接近,飞船的建造材料可考虑使用木料和石料。这些材料的运用能够提高空间的品质,让人与大自然联系在一起。随着时间的流逝和技术的进步,设计建造星际飞船的动力不同提高,经过数十年、数百年或者更长时间的努力,克服重重障碍,建造星际飞船的梦想将最终成为现实。(孝文)

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