著陸月球後如何更進一步?細數太空探索必備的五項實力

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1月3日10時26分,中國嫦娥四號探測器在月球背面——艾特肯盆地內的馮·卡門撞擊坑內著陸,這也是人類探測器首次降落在月球背面,標誌著我們對於太空的探索跨出了一個新的台階。

太空距我們僅100公里,但除了一些訓練有素的太空人之外,大多數人類都沒有去過外太空。開發太空是一項艱巨的任務,也是一項能夠帶來知識和創新的挑戰。在《經濟學人》雜誌舉辦的太空峰會上,來自不同背景的討論小組成員分享了他們對於太空探索以及發展太空科技必要條件的思考。他們認為,人類還需要具備下面幾項實力,才能在太空中走得更遠……

快速,可靠的數據傳輸

在國際空間站(ISS)的計算機需要經過特殊處理,以保護它們免受低重力和宇宙射線的影響。HPE副總裁兼高性能計算和人工智能首席技術官EngLimGoh博士表示,NASA的很多計算機已在太空使用了十年之久,為了讓空間站不再使用老舊設備,HPE特別開發了星載計算機,目前已在環境惡劣的空間站中成功運行一年。在執行任務期間,Spaceborne始終保持運行狀態,並做到了每秒一萬億次的浮點運算(1teraFLOP)。

同時,Goh在峰會上宣布,HPE正在向太空探險家和實驗者開放其超級計算服務——也叫「雲端服務」,因為計算機位於雲層之上的國際空間站:「先前,我們需要用高帶寬的傳感器在太空中收集數據,再用一條很細的「電線」連接回地球。現在,星載計算機可以在太空中處理數據,太空人只需要發送回處理結果即可,而不是龐雜的原始數據。」

對於火星任務來說,數據處理問題更為重要,因為傳輸距離更遠。在火星將數據傳回地球需要22分鐘。將超級計算服務引入空間站可以為人類加速太空探索的研究和實驗。

優先考慮STEM教育

「如果沒有STEM教育,我們就無法擁有一支進入太空的科學家團隊。我們需要精通科學,技術,工程,數學和計算機科學的孩子,」史密森尼國家航空太空博物館館長EllenStofan說,「太空最能激發孩子們選擇科學事業的熱情。」

許多公共組織都以太空探索鼓勵學生進行STEM教育。如NASA開展了針對中學生和高中生的機器人競賽,獲獎者將在國際空間站上運行他們的代碼。「TeachersinSpace」項目的教師也指導學生開展在高空微重力氣球以及國際空間站兩種情況下飛行的實驗。

當然,還需要資金

2018年,NASA的預算達到了驚人的191個億,讓人覺得NASA似乎有足夠的錢把一切都送到太空,這個想法並不正確。舉個例子,在地球上使用廁所時,衛生紙只要幾元錢,然而在太空中使用廁所需要花費1900萬美元。資金不足依然是非常嚴重的問題。

好消息是,隨著SpaceX的成功,特斯拉跑車駛過火星,私人太空工業正在迅速擴張並吸引投資。據《經濟學人》雜誌編輯OliverMorton介紹,「風險投資正在將注意力轉向太空。太空探索的前景是廣闊的,投資者願意承擔風險。」

2017年,太空企業獲得了39億美元的投資,根據《財富》雜誌的報導,在過去15年中,商業太空企業的風險投資金額幾乎翻了一番。投入太空行業的資金越多,太空業的發展就越快,在太空中創造的就業機會就越多,我們也有更充足的動力去探索太空。

太空醫學

早在1961年,我們就了解到太空探索對於身體的危害。當時,第四個訪問太空的人GhermanTitov搭乘VostokII升空,他在發射過程中感到異常惡心,最終在太空嘔吐,首次敲響了關於太空旅行者健康問題的警鐘。太空旅程也會對骨骼和肌肉造成損傷,引起味覺和嗅覺的遲鈍。隨著太空任務時間的延長——火星之旅大概需要21個月,健康風險也隨之提升。

麻省理工學院阿波羅航空太空教授DavaNewman提醒大家,輻射是在太空中生存的最大挑戰之一。太空飛船穿過大氣層後會受到來自太陽粒子和宇宙射線的輻射,這會增加太空人患長期癌症的風險,並可能在任務中期罹患急性放射病。

任務時間加長也助長了另一個健康因素的隱憂:視力。失重環境引起了駐紮在國際空間站上20%太空人的眼神經損害。

社會和政治的指導方針

把眼光放得更長遠一些,當人類踏足太空並開始建立新世界之時,人類社會的優點和缺點都將對太空產生影響。政策研究員DanielleWood拋出了一些還沒有答案的問題:「誰可以在太空中獲得水和食物?」「如何設計一個公平的人類環境?」「是否需要在太空中建立公園?」

這一切都需要政策的指導,我們應該在踏足月球與火星之前,就太空文明的意義達成一致。「每個人都應該受益於太空,太空是全人類的一部分。」 Wood說。

美國國家航空太空局副局長StephenJurczyk表示,太空國家有一項行星保護政策,稱為COSPAR,其中指出任何國家都不應污染太空。「隨著商用航空的開展,我們需要有新的標準,確保沒有國家或企業製造來自地球的污染。盡管還沒有針對這一條例的具體執行機制,但責任感和羞恥心將敦促所有人為之努力。」Jurczyk說。

對了,不要把我們未來的家稱為「殖民地」,這個詞早在18世紀就應該被遺忘。

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