艺术概念图，展示了斯坦福大学科学家设想的太空栖息地“环面”，在设计上可容纳1万到14万永久性居民。在不久的将来，我们将建造轨道栖息地，利用来自太阳、地球和小行星的资源让栖息地的居民拥有和地球上的人一样的生活方式

　　北京时间1月29日消息，据国外媒体报道，一些科学家认为现在出手逆转气候变化为时已晚，地球变成一个不适于居住的星球只是一个时间问题。最近的热门大片《星际穿越》提出了一 个设想，我们可能在将来不得不逃离濒死的地球，寻找另一颗适居行星。这种科学幻想能够成为现实吗？物理学定律和工程学法则能够给出我们答案。

　　大自然为我们设置了速度极限，也就是光速，每秒大约18.6万英里(约合每秒30万公里)。此外，这也是所有相对速度的极限。如果光线需要一年时间才能达到 某个地方，我们不可能在一年内抵达这个地方。宇宙浩瀚无边，从地球发出的光线需要大约8分钟才能抵达太阳，抵达距太阳最近的恒星需要3年，抵达银河系中心 需要2.7万年，抵达另一个星系则需要200多万年。

　　由于恒星系统之间的超远距离以及光速这一速度极限，上演星际旅行面临怎样的难度我们可想而知。每一个科幻小说作家在描述星际旅行时都需要解决这两大难题。最近，科幻界将目光聚焦“虫洞”或者“时空扭曲”，即扭曲时空的四维结构，让宇宙内的两个空间点之间形成一条捷径。对这种可能性进行的分析虽带有数学的严谨性，但相关研究显示这种捷径可望而不可及。研究发现除非能够找到一种与我们所见到的任何物质的特性截然不同的物质，否则的话，这一想法只能是一种幻想。

　　当前以及可预见未来的太空旅行推进系统立基于牛顿定律。为了获得前进的动力，我们需要向后喷射物质或者通过撞击，利用反作用力向前行进。即使借助当前性能最 为卓越的推进系统，宇宙中也没有足够的质量驱动只搭载一个人并且以半光速行驶的星际飞船。即使相对速度只有光速的0.01%，成本也是一个令人敬畏的数 字。虽然科学家提出了热核推进等更为先进的推进系统，但在不久的将来出现的先进推进系统设计也只能达到光速的百分之几而已。

　　距离远加之速度慢意味着星际探索需要耗费很长时间。天体生物学家认为银河系存在大量适居行星，最少有万分之一的恒星系统拥有适居行星，最多可达到十分之一。鉴于恒星之间的距离极远以及我们所能达到的速度非常有限，往返于两个恒星系统之间需要数百年到数千年之久。

　　何为适居行星？天体生物学家认为所谓的适居行星就是一颗环绕类日恒星运行并且存在液态海洋的行星。但人类需要的适居性光有水是不够的，还需要能够外出活动和 定居。地球的大气层和生态系统是地球独特的进化史的结果，其他任何行星上出现同样进化的可能性极低。尽管当前存在这样和那样的问题，地球仍旧是迄今为止我 们能够在银河系找到的最适于人类生存的行星。

　　气候学家警告称地球大气层中的二氧化碳增加不到10%便会给人类造成毁灭性影响。类地行星拥有自身的独特生态，最好的情况是拥有一个无法呼吸和贫瘠的环境， 最坏的情况是存在致命毒性。如果让人类在这样的行星上生存，需要对其进行改造，也就是所谓的地球化改造，从无到有再建大气层和生物圈，根除所有本地生态系 统。这是一项异常庞大的工程，要比将地球环境恢复到原始状态复杂的多。

　　一个更为根本的问题是，人类是否愿意到其他行星上殖民？鉴于往返恒星系统之间需要数百年时间，星际旅行者在保持他们的生活方式时必须摆脱对行星的依赖。他们的飞船就是他们的栖息地，需要实现自治和自给自足。

　　实际上，他们不需要找到一颗适居星球并对其进行改造，只需要在太空中建造一个栖息地即可。从经济的角度上说，建造一个太空栖息地要比改造整颗行星的成本低得 多，也更节省资源。美国宇航局呼吁研究人员研究详细的计划，设计旋转的栖息地，能够容纳数万或者数十万居民，建造这个栖息地所需的材料可以从直径几百米的 小行星上开采。这种建造方式的成本远低于太空殖民，后者需要将数百万吨建筑材料送入太空。

　　太阳系拥有数百万颗这样的小行星，能够支持数倍于地球的人口。利用小行星上的资源建造太空栖息地要比改造火星简单得多，后者不仅需要耗费惊人的资金，同时还需要研发一系列新技术。

　　太空飞行商业化能够大幅降低太空旅行的成本，借助于规模效应和可重复使用火箭，太空发射的成本将从每公斤数万美元减至每公斤数百美元。这意味着越来越多的人 有机会进入太空。小行星资源的诱惑加速了商业竞争。一颗数公里大小的金属小行星蕴藏的镍、金以及其他贵金属数量可达到地球已探明储量的数百倍。

　　天基太阳能设施能够提供近乎无限的可再生能源，但前提是在太空建造太阳能设施的成本具有可行性。与汽车和电脑一样，空间技术的发展将呈指数增长。在不久的将 来，我们将建造轨道栖息地，利用来自太阳、地球和小行星的资源让栖息地的居民拥有和地球上的人一样的生活方式。如果地球失去适居性，我们无需前往另一个恒 星系统，寻找新的人类家园。轨道栖息地的建造需要太空工业达到相当的规模，这可以在不久的将来成为现实，尤其是在人类活动导致地球失去适居性，迫使我们向 太空移民的情况下。当然，如果我们能够研制出曲速引擎，展现在我们面前的将是一幅完全不同的景象。