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水星
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2023.03.30 山东

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水星每88个地球日环绕太阳一圈,每59个地球日自转一圈。因为水星太靠近太阳,所以潮汐力锁定了水星的自转周期:3个水星日等于2个水星年。其结果是:不管你站在水星表面任何地方,你都只能每176个地球日才能看见一次日出。

尽管水星只比月球大一点点,水星引力却是月球引力的两倍。

水星上没有大气层。正午时分,水星表面炽热到足以熔化铅的程度。午夜时分,水星表面温度猛降到近-173℃。

水星自转轴几乎没有倾角,所以水星上没有季节之分。这就意味着,在水星两极,可能有阳光永远照射不到的陨击坑。“信使号”发现了水星上的一个奇迹——水冰,它们是由撞击水星的彗星带给水星的,并且冻结在了陨击坑的永久阴影中。这些水冰可能会为未来的水星定居者提供生命支持。

水星有充足的能源——高强度的阳光。在水星上1平方米面积的太阳能电池所捕捉的能量,在地球上需要6平方米的太阳能电池才能捕获。有一颗矮行星——谷神星经常被宣扬为采集资源的一个好候选地,但在谷神星上,太阳能电池要达到60平方米才能等效。

虽然月球缺乏像水这样的挥发性材料,但是月球表面充满有用的东西,例如氧、钙、镁、钾,甚至还有像钛和铝这样的金属。水星地幔的组成与此很相似。因此,在月球上研发的采矿技术很容易搬到水星。除此之外,水星接收到的大量太阳能可被用来推动采矿工程,以及推动质量加速器,发射资源包到太阳系各处。质量加速器是一种电磁弹弓,它最早是由美国著名科幻作家亚瑟·克拉克提出的。用它开发遥远的水星,比用它在地球表面刻下伤痕容易被人们接受得多。水星的巨大内核大部分是铁,但也富含其他金属。在水星上的一些地方,地面下600千米就是核。而月球核较小,可能位于月面下1400千米。

水星上的阳光可被用作一种免费的推进机制。想象一只结实而又轻薄的太阳帆,它或许可由开采于水星的铝制作。当阳光击中太阳帆的反射性表面,它会施加一种光压——光子从太阳帆表面反弹,推动太阳帆前进。这种效果很小,却很有用,持续且免费。在像地球这样远离太阳的地方,直径800米的太阳帆接收的光压大约为5牛顿,这相当于用在美国宇航局“黎明号”飞船上的低驱离子引擎的推力。离太阳越近,这种推力越大。在水星附近,获得如此推力所需的太阳帆直径不到400米。如果你想驾驶太阳帆去最遥远的太阳系行星——海王星,最好先造访水星,获得更大的加速,接着再向外飞。

1984年的科幻小说《蜻蜓飞翔》中,美国物理学家兼科幻小说家罗伯特·佛华德提出了在水星上建造和发射太阳帆飞船的设想在佛华德设想的推进系统核心,是1000个激光站,每个直径30千米,分布于环绕水星的轨道中。它们一起捕捉太阳能,转化为激光束,其合并能量相当于地球接收的太阳光总能量的1%,推动直径1000千米的太阳帆飞速前进。

火星轨道与地球轨道有可比性,一个火星日的长度与一个地球日相似,火星还拥有生命所需的一些必备条件,例如水和碳。但水星也的确有一些天然优势,甚至优于火星。水星相对强的引力,将能固定至少一部分被引入的大气层。水星还有相对强的磁场。它不如地球磁场强,但强于火星或金星磁场。水星磁场可能是它的巨大铁核的产物。正如地球上的情况,如此一个磁场可能有助于让有害的太阳辐射偏离水星表面。

要想把水星的液态铅和真正真空的表面转为成地球环境,的确是极大的挑战。为了模拟阳光明媚的地球表面,水星入射阳光必须减少大约84%。也许,通过一面巨大的偏光镜可以实现这一点,但镜面直径需要与水星直径一样宽。水星缺乏水和其他挥发物。就算水星极地存在水冰储藏,但数量也微不足道。让一颗直径300千米的土卫(土星卫星)解体,可能会满足上述需求。但就算这样,引到水星的地球生命也会因水星极其漫长的昼夜周期而深受其害。不过,采用在轨道中环绕水星的太空盾或太空镜,上述难题或许也能解决。

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