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科学家设计充气城市 可用于极地和太空殖民

http://www.sina.com.cn 2007年01月31日 07:14 新浪科技
科技时代_科学家设计充气城市 可用于极地和太空殖民
充气城市

  据物理学家组织网30日报道,很早以前,人类就已经在北极和南极地区建立了据点,但在这些地区大范围的殖民可能不久在经济上变得可行。如果我们能学习如何在这些极端环境中建立自给自足的栖息地,类似的技术可以被用于在月球或火星上生活。

  人类为何要去极地居住

  南极海岸在冬季的平均气温大约为零下20°C。好像这还不足够,该地区还经常遭遇暴风雪、大风天气,有6个月的时间都是黑夜。那么人类怎样才能在这样极端恶劣的环境中得以生存呢?到目前为止,我们似乎做得很好,南极差不多有40个永久性研究基地(加上几个预计到2008年建立的研究站)。这些永久性基地还远远不能自给自足,虽然,美国在1995年就在研究站的维护和运转上花费了1.25亿美元。所有至关重要的资源必须是引入的--建筑材料、食物和尤其用于发电和加热的燃料。在不久的将来,现代科技和施工技术可能会让在这种极端恶劣的环境中进行长期的、自给自足的殖民活动成为现实。

  为什么每个人都想去那儿居住呢?撇开特殊的科学研究不说,极地蕴藏的丰富矿产资源(尤其是石油)就令人向往。但南极大陆被一英里多厚的大冰层覆盖,可能使得开采任何矿产资源变得异常困难。然而,极地的生物资源有着巨大的潜能。很多适合极度寒冷环境的生物体已经通过与众不同的生物化学作用完成进化,这些生物化学作用可以转化成有价值的工业或医学技术。

  当然,有关太空探险的问题引人关注。我们都想知道

火星上到底有没有生命,但遥控探测器只能执行带着它们所能做的实验。只有人类有足够的灵活性,详细地探究一块新地区,决定是否有足够的资源维持长期的生存需求。现代技术真的能为人类开辟出质量轻、资源充裕的新居住地吗?太阳为地球和月球提供了每平方米大约1400瓦特的热量,这一能量足以使栖息地变暖和,即使在由于反射影响入射光线的角度,造成热量损失时。在火星上,阳光不及地球上的一半多,这意味着火星赤道地区接收到的
太阳能
差不多和地球上纬度稍高地区的一样多(例如冰岛)。

  半透明圆屋顶保存太阳热能

  来自阳光产生热能最有效的方法当然就是众所周知的“温室”效应。假设有一个透明或半透明的屋顶,任何建筑物可以将阳光的能量保存足够长的时间,并将其转化成热量。玻璃在这方面的作用很明显,但玻璃运输起来既重,且成本较高。现在已经有一些可以替代玻璃的材料,还有更多可供选择的材料正在研制中。创新的生产工艺已经带来了很多有用的合成材料,包括半透明、柔软的膜,例如法国圣戈班公司生产的Sheerfill膜。虽然这些材料比玻璃的成本更高,但要建一个有用的遮蔽物要不了多少材料。

  在最近发表在arXiv.org网站上的一篇文章中,博隆金和凯瑟卡特已经设计出一种可充气的、半透明的圆屋顶,这种屋顶可以为屋内加热,只需利用高纬度地区微弱的阳光就可使屋内达到适宜的温度。尽管很多细节性的东西仍待解决,但这一基本概念是合理的。为了提高建筑物的能量效率,他们建议增加多重绝缘层,使用涂有一层铝的百叶窗,和一条良好的电网,以便迅速察觉对建筑物的损害。这种圆屋顶将完全靠内部气压来支撑,气压可以根据由疾风引起的浮力的增加来调节。

  这种设计原理的优势是低重量和所用材料的灵活性。如果只有少数人需要掩蔽处,一小间房子大小的材料就够了,重量只有65公斤左右,和一个人差不多重。即使是用于太空探险任务材料也足够轻,搭建起来就像启动气泵一样简单。对稍大的殖民地来说,足以围成200公顷的膜仅重145吨。内部既暖和又安全,对于更多传统建筑物和花园的建造来说是一个安全可靠的环境。博隆金和凯瑟卡特的建议已经受到了关注,但原型至今还未构建出来。(杨孝文)

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