如何在太空中生存

自半个多世纪前太空探索开始以来，已有数百名人类进入地球轨道。在此期间，宇航员们曾在月球上行走，甚至在微重力环境下忍受了一年多的时间。

但是，要成为一个多行星物种——无论是为了逃离一个垂死的世界，还是仅仅为了探索未知——意味着要学会在无法轻易获取地球资源和条件的情况下生存。

第一批太空定居者将面临一些与生命本身一样古老的挑战，而其他问题将首次出现。如果我们想在地球温暖的怀抱之外生存，就必须解决所有这些问题。

问题：太空食物

虽然我们的技术已经超越了长矛和陶罐，但食物和水仍然是一个永恒的挑战。国际空间站（ISS）和其他附近哨所的宇航员可以依靠从地球运送的补给生存，但对于任何更远的任何人类定居点来说，依赖地球的供应链将是极其脆弱和危险的。如果火星上的作物歉收——这在作为模拟环境的南极温室中偶尔会发生——殖民者们无法靠宇航员冰淇淋活过紧急补给运抵所需的两年时间。

解决方案：采矿和温室

唯一可持续的答案是在太阳系中进行采矿和耕种。

在彗星和小行星上开采水，应该比将成吨的H₂O（水）运出地球引力范围更具成本效益。

温室也比运输便宜。科学家们已经在国际空间站上种植了小块试验田。俄罗斯的和平号轨道空间站上曾植物繁茂，从小麦到杂草应有尽有。也许最有趣的是，研究表明，火星和月球的土壤可以用来种植小麦甚至土豆等作物。但为了以防万一作物歉收，火星定居者需要的储备量，足以让末日准备者都相形见绌。

太空殖民者甚至可以采用DIY的方式来制造建筑材料，通过将月球和火星的表土——岩石和泥土——烧制成陶瓷，而不是运输钢铁和金属等重型物资。

问题：重返地面困难重重

在太空中漂浮可能看起来很有趣，但也很成问题。人类、植物和其他动物都进化到能在1g的重力下生存，这是它们在地球表面感受到的平均重力。身体在零重力下做功更少，回到正常重力会对肌肉、心脏和整个心血管系统造成压力。

虽然月球和火星——人类的下两个目的地——确实有一定的引力，但月球的引力大约是地球的六分之一，而火星则大约是三分之一。科学家认为，在红色星球上生活多年后，要重新适应地球会很困难。但如果火星定居者留在那里呢？那些根本不想着陆的太空探索者又该怎么办？

解决方案：让自己旋转起来

长期在轨道上飞行的宇航员可以住在一个斯坦福环面（Stanford Torus）里。这个由美国宇航局（NASA）和斯坦福大学在20世纪70年代开发的结构，是一种空间站设计：本质上是一个每分钟旋转四次的空心环。（想象一下电影《2001太空漫游》中的场景。）这种运动通过离心力提供“人造重力”，就像袜子粘在旋转的干衣机滚筒上一样。

宇航员们曾在零重力环境下度过一年多，几乎没有出现问题，而这些问题主要是在重新适应地球时产生的。因此，可以合理地假设，低重力对于短期任务是安全的，甚至可能是愉快的。但我们没有关于人类在另一个世界的重力下生活多年会如何应对的长期研究。我们最好的证据是，在1969年到1972年之间，有十二名男子在月球表面行走了几天，没有出现任何不良影响。在我们发现我们是否能作为一个物种在地球之外生存之前，我们或许应该在外面多走几步。

问题：地外繁衍

即使准备充分的探险者能够克服所有这些挑战，仍然存在一个足以阻止文明延续的障碍，而科学对此几乎没有探索：我们能在太空中繁衍后代吗？对于发育中的婴儿和成长中的儿童来说，辐射和低重力的问题可能会被放大。而且让婴儿暴露在辐射和零重力环境中存在伦理问题，因此也很难了解更多。

但在婴儿降生之前，科学家们仍然不知道重力对于成功的性行为——至少在达尔文主义的意义上——有多重要。在零重力环境下对老鼠、鹌鹑蛋、水母和黄蜂进行的实验，在受精、着床或妊娠方面都没有带来乐观的结果，每个物种在每个阶段都出现了不同的问题。但这并不是说结果特别 damning（有说服力）。许多实验结果只是不确定。

解决方案：让我们换个话题

事实是，在首次进入太空半个多世纪后，我们在太空性爱方面仍然一无所知。据我们所知，人类之间从未发生过这种事，尽管谣言四起。无论是因为航天机构更专注于短期目标，还是因为他们就是太保守了，很少有研究投入到人类是否有希望在地球之外延续物种的问题上。也许有一天会吧！

问题：宇宙风暴

地球的大气层和磁场保护我们免受持续的有害太阳辐射和来自深空的其他偶尔致命粒子的伤害。冒险超越地球的保护是一场赌博。但这有多危险呢？

核事故和核攻击表明，短暂、严重的辐射暴露对人类是致命的。在太阳风暴期间，太空旅行者会躲在他们空间站的屏蔽区域，类似于龙卷风或防空洞。但科学家们仍然不知道人体对太空旅行中固有的持续低剂量辐射会作何反应。然而，几乎没有合乎伦理的方法来找出答案：台湾一次意外的长达数十年的辐射暴露事件表明，事情并不像“辐射越多越糟”那么简单。当1700栋公寓楼在1983年至2005年间无意中暴露于辐射时，居民的癌症和出生缺陷率实际上更低。

解决方案：给我庇护所

科学家们仍然没有解决方案来保护星际宇航员免受辐射。但一个位于赤道低地球轨道（ELEO）的空间站将位于地球磁场内部。它将享受到与地面居民几乎相同的辐射屏蔽好处。圣何塞州立大学和NASA艾姆斯研究中心的研究员阿尔·格洛布斯（Al Globus）对这样的住所进行了深入思考。他说：“就辐射安全而言，ELEO是迄今为止最好的地方。”

对于那些想要超越地球磁场旅行的人来说，唯一其他安全且长期的选择可能是在地下。躲在火星或月球表面下约15英尺（约4.6米）的地方，将提供与在家中一样的辐射屏蔽效果。

这两个世界也都有天然的洞穴。古老的地下熔岩流雕刻出了管状的洞穴，这些洞穴可以宽达1000码（约914米），延伸数英里。偶尔，洞穴顶部的一部分会塌陷，形成一个巨大的天窗开口。通过用厚玻璃封住这些天然天窗，巨大的内部空间可以充满空气，用作预制房屋。“你可以想象在表面上建立一个大型的镜子阵列，将光线反射到隧道中，”Agile Aero公司CEO兼航空航天专家杰夫·格里森（Jeff Greason）说。这样的设置将为生活区或绿化区带来阳光。人类的未来可能很像我们过去在地球洞穴中的生活。

如此高度

238,900英里（约384,400公里）：人类在月球上行走代表了我们到达地球表面“上方”的最远距离。

220-250英里（约354-402公里）：人类在空间站舒适地生活，并可以在外面进行探索。自带空气，我们似乎在短期和不那么短期的任务中都做得很好。瓦列里·波利亚科夫（Valeri Polyakov）曾在俄罗斯的和平号空间站连续待了超过14个月。

39,000英尺（7英里，约11.9公里）：人类的高度记录大致由那些爬进客机起落架舱的偷渡者们共同保持。医生认为体温过低会降低氧气需求，让他们得以幸存，尽管超过一半的尝试都以死亡告终。

13,200英尺（约4公里）：生活在高海拔山区的群体已经进化到能够适应那里的稀薄空气。在安第斯山脉，当地人的红细胞中血红蛋白水平更高，增强了他们的携氧能力。

0英尺（海平面）：在接近海平面的地方，人类享受着我们进化而成的世界。

海平面以下1,091英尺（约332米）：在2014年一次创纪录的深潜中，艾哈迈德·加布尔（Ahmed Gabr）仅佩戴水肺装备，在红海中下潜了15分钟。他花了近14个小时才重新浮出水面，因为他要小心翼翼地避免减压病。

海平面以下35,797英尺（近7英里，约10.9公里）：1960年，雅克·皮卡尔（Jacques Piccard）和唐·沃尔什（Don Walsh）乘坐一艘经过特殊加固的潜水器“的里雅斯特号”（Trieste），潜入了马里亚纳海沟的挑战者深渊——地球的最深点。那里的压力是海平面的1000倍，足以将人压碎。