节选自作者新书《人类的探究》第22章，原标题《国际游览》。界面新闻获出书社授权刊发。
咱们的未来有两种或许：一是咱们一向留在地球上，直到终究彻底灭绝；二是咱们下决计成为太空游览者。假设人类的文明成功传播到太空各地，那么咱们不只能够免受灭绝之苦，更能够经过技能和思维的沟通，从多种多样的星际文明中获益。虽然时刻和细节还有待商讨，但只需咱们想要生计下去，就不可防止地向太空进军。太空游览自古以来便是人类愿望的巅峰，早在2000多年前，罗马小说家琉善就曾在其著作中描绘过外星生命和飞向外太空国际的扁舟。不过这些科幻小说中经常会疏忽一个很重要的中心进程—假设咱们决计打开太空游览，那咱们就有必要先想方法走出太阳系。
咱们的太阳系其实很大。大多数人都了解太阳系各行星的姓名，乃至或许会对冥王星究竟属不属于太阳系这件事有自己的观念。可是，就算是对这些能说出太阳周边都有哪些首要星体的人来说，太阳系依然是一个很含糊的概念。很少有人清楚这些行星究竟离咱们有多远，它们长什么姿态，它们和邻近的星体都有怎样的相互作用。即使他们能够承受这样一个观念，即人类为了应对地球上不断恶化的生计环境，“终究”将不得不在那些更坚实的星球上树立太空久居点，他们也会以为这是别的一个年代的议题，跟咱们这代人没有什么关系。
关于这些人，我只想说：探究精力是一种刻在咱们骨子里，且不断以一同方针鼓励咱们的一种东西，并且人类移居太空真的没有什么害处。纵观前史，扩张常常会给原住民或当地环境带来损伤和损坏，但进军太空非但不会发生这种价值，反而会带来意想不到的优点。跟太阳系某些星球比较，地球表面其实是一个资源相对匮乏的当地。全部人类挖掘出来的铂和金，其实都是在其构成好久今后才落到地球上的。像铁和镍这种金属，在地壳中的含量微乎其微，但在小行星中的含量却十分高，其间就包括某些从前和地球相撞的小行星。一颗直径一英里的铁镍小行星所具有的金属量，比整个人类史中所挖掘的总量还要多。现在这样的小行星数以千计，正等待着人类前去探究。
进军太空能够给地球带来巨大的收益。稀土金属是磁铁、智能手机、计算机、发动机、医学成像设备、核反响堆、风力涡轮机、太阳能电池板和电池的重要质料。虽然叫作“稀土”，但这些金属其实并不稀有，只不过在地球上的含量的确很少。再加上每提取一点点就要加工处理掉数以吨计的岩石，稀土的提纯本钱极端昂扬，并且会损坏环境。既然如此，与其在地表大面积挖掘，还不如从小行星上搜集。小行星上的稀土储量满意满意人类几百万年的需求。
那些风险和杂乱的制作作业能够搬运到由机器人控制的空间站上，乃至粮食出产也能够放到轨迹上。比方，幻想一下，由于没有昼夜替换的束缚，也没有大气层对能量的阻挠，一个依托太阳能驱动的水耕农场的功率要比地球上的农场高好几倍。跟着制作业、采矿业和农业 向太空搬运，地球上的大部分区域将康复至原始情况。
咱们的地球是一个拥堵的当地，不过人口过剩问题从根本上讲其实仅仅技能问题。太阳系具有足够的物质和能量，能够养活的人数要比当今地球上的人数高上万亿倍。在当下，大多数资源的太空提取本钱都高得令人咋舌。不过跟着咱们在太阳系遍地树立悠远的久居点，各种鼓励方法和技能进步将改动这一情况。虽然说水源、氧气、火箭燃料和其他耗费品的出产将是至关重要的第一步，但这些资源其实并不特别。除了金星以外，太阳系中全部的星球都具有水源，只不过以固态存在。许多卫星、小行星、彗星上的冰块都比岩石多，这些冰块是水、甲烷、二氧化碳以及氨等氮化物的混合物，它们悉数被冻在了一同。还有些星球，比方木卫二，上面的水源远比地球丰厚。更不必说那些从古代地下化石中提取出来的石油了—土卫六上的碳氢化合物是地球的数百倍，遍及于湖泊和海洋之中。
咱们之所以会以为太空游览十分困难，首要是由于脱离地心引力所带来的昂扬的动力本钱。假设是从太空中动身，太空游览将会变得既廉价又简略。咱们不再被束缚于依托巨型火箭发射的小小太空舱，小行星基地之间的商业活动乃至能够依托星际巡航舰，其耗费的燃料仅仅是在地球周边运转所需燃料的零头。实际上，脱离一颗小行星十分简略，你乃至只需求在蹦床上跳一跳，就能跳到另一颗小行星上面。在火星和月球之间游览，要比从地球到月球的旅程简略两倍以上（指燃料耗费）。那怎么能把资源运送回地球？假设这些资源能够在地球轨迹上搜集，或许能够在下降时承受大气层带来的烈焰，那么这将会是一件很简略的事。关于地球来说，返程要比去程简略得多。
当咱们不再因引力问题而苦恼时，面前就会涌现出许多新机遇。咱们现已成功地让机器人下降在小行星和彗星上—关于运用航天器把小行星碰击到地球轨迹上（这样一来人们就能够很方便地将其搜集储藏起来）的方针来说，这是很重要的一步。不过，考虑到大块岩石坠入大气层会给地球带来灾祸，咱们有必要慎重行事。这一起也是咱们有必要进军太空的另一个原因。咱们的地球就像处在一个射击场，随时或许被丧命的小行星和彗星击中。均匀来说，每 100 年咱们都会被一颗足以消灭城市的超巨细行星碰击一次。咱们还有遭受更强烈碰击的极小概率，这样的碰击乃至足以炸毁整个人类文明。为了防止相似的惨剧而做出某些尽力，这难道不算是一件功德吗？假设恐龙也具有太空工程，那么它们或许现在还活得好好的。
有好几家公司现已开端进入小行星采矿事务。比方由XPRIZE基金会的彼得·戴曼迪斯、电影导演詹姆斯·卡梅隆以及谷歌的拉里·佩奇等出资人于2012年一同创建的行星资源公司，现在现已开端制作用于探矿的太空望远镜，还在谋划制作用于采矿的太空船。他们的方针是将搜集而来的金属在地球上售卖，一起完结对水源、氧气、氢气的挖掘，以支撑现有太空项目的运转。另一家成立于2013年、名为“深空工业”的公司，也有相似的方针。太空采矿的初期本钱十分昂扬，不过潜在的出资报答也十分巨大。即使是一颗只要几百英尺宽的越地小行星—需求在人类重定向技能的才能规划之内—也或许带着价值数十亿美元的金属，其赢利之高足以和16世纪的香料交易比美（当年葡萄牙航海家经过跨洋飞翔能够赚取上百倍的赢利）。一些大型小行星的价值乃至高达全球GDP总合的好几倍。假设你正在寻求财富，那么无妨昂首望望天空。
一旦人类成功在太阳系遍地树立久居点，它们就会构成一个综合性的太空经济体。在引力较低的太空环境中，各种资料能够十分简略地经过电磁炮被射入太空。咱们乃至能够在月球上制作一个大型弹弓，把各种货品直接弹射回地球上。在火星的奥林匹斯山上也能够树立一 个相似的轨迹体系。由于奥林匹斯山的高度是珠穆朗玛峰的三倍，该轨迹体系将高于火星98%的大气层，因而能够无视那些射向太空的物体所遭到的阻力。将货品运向轨迹的另一种较廉价的方法是太空电梯（一种从地表直通太空站的系留缆绳体系）。运用电机，渠道能够直接经过电缆抵达轨迹（所以这种方法被称为太空电梯）。理论上来说，太空电梯能够在地球赤道某一点和坐落地球停止轨迹上的空间站之间树立。关于火星或月球这种引力较低的星球来说，太空电梯的制作能够变得更简略。
在太空移民项目中，咱们有足够的理由和动机完结可继续开展。在国际空间站上，宇航员的尿液和汗液都会被收回，过滤掉其间的污物之后，剩余的水分能够用来给食物弥补水分、淋浴乃至饮用。水耕法和气耕法（直接在水或雾中栽培植物）将变得分外有用。初期的播种重点将放在莴苣、西红柿、豌豆、豆荚、胡萝卜、水萝卜、草莓等园林作物上，这些食物能够作为散装枯燥食物的弥补，提振太空士气。就单位面积所供给的卡路里而言，安迪·威尔在《火星救援》中说到的马铃薯是功率最高的食物。所以关于太空日子来说，马铃薯和名列 健康食物榜单的甘薯都是十分不错的挑选。其实，以牛奶和马铃薯为首要食物的饮食方法（也被称为爱尔兰饮食）简直能够供给全部人体所必需的养分物质。这种饮食所短少的要害成分大概是钼元素，不过也被爱尔兰人用燕麦片给弥补上了。关于太空飞翔来说，牛奶能够以奶 粉的方法运送，一起也别忘了在货舱中放几罐燕麦片。不过，一种食物想要晋升为宇航食物，一般需求一起满意宇航员的饮食偏好和养分需求。关于漂流在外、思念家乡的太空居民来说，新鲜的食物能够让他们回忆起地球上的滋味。
在太空飞翔的初级阶段咱们并不会带着动物，因而咱们需求削减对肉制品的耗费，转而食用螺旋藻（一种富含蛋白质的蓝藻）一类的替代品。蘑菇也能够供给人体必需的维生素B，并且不需求任何光照。虽然这么说或许会得罪到某些灵敏的北佳人，不过昆虫的确也是一个绝佳的饮食选项，它们很简略在狭小的空间中养殖，成长速度很快，还能吃掉人类活动发生的废物，产出功率也独占鳌头。同为养殖动物，蟋蟀的产出功率是牛群的12倍（这儿的产出功率是指动物的蛋白质产出占其食物及水分耗费量的比重），并且其肉质中ω—3和ω—6脂肪酸的含量十分高，更具养分。全国际有2/3的区域、数十亿的人口都会食用昆虫，其品种多达数千种。虽然西方人面对龙虾、螃蟹能够饥不择食，但面对昆虫却挑选避而远之，这真是一件怪事。
要想在太空生计，咱们就需求尽或许地完本钱地化出产，包括栽培大麻、竹子，以及其他能够快速成长并发生氧气的天然纤维。塑料是别的一种全能的选项。科学家们现已证明植物肥料能够用来组成生物塑料，而运用大气中的二氧化碳和从水中电解出来的氢气，咱们能够在火星或许其他星球上出产乙烯。乙烯是大多数常见塑料的根本质料，其间就包括聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯。其间聚碳酸酯能够用来制作通明窗户。至于陶瓷和玻璃，它们能够由常见的黏土和二氧化硅制成。最重要的一点也许是，3D打印应该具有制作任何东西的才能。 这样一来咱们就不必运送要害部件，只需求以光速传输规划标准就满意了。从久远视点来看，咱们所需求的全部都能够运用太阳系随处可见的资料来出产。
久居太空所需的动力将来自高效的太阳能（不受夜晚和大气层的影响），离太阳较远的居民则能够运用核能。从久远来看，核聚变反响堆能够以氦—3为燃料出产许多的动力，并且不会发生任何放射性副产品。这种氦的同位素在地球上适当稀有，不过在太空中应该常见得多， 尤其是在月球的风化层（月球土壤）和气态巨行星的云层中。科学实验现已证明氦—3 反响的有效性，但尚不清楚这种反响是否能够扩展规划，也不知道氦—3是否能够廉价地提取—尤其是能不能从气态巨行星中廉价提取，由于这不只需求树立一个巨大的浮力基站网络，还需求能够飞翔于大气层中的搜集车辆。
水星离太阳更近，久居水星是一个令人入神的挑选。水星南北极邻近应该会有冰层（尤其是在火山口邻近的暗影傍边）和沐浴在永久日照下的山峰。在这些山峰上，太阳能电池板能够搜集许多的太阳能（由于月球的轴向倾斜度也很低，它也具有相似的沐浴在永久日照下的山峰）。金星是太阳系中最热的行星，看上去不太或许成为人类的家乡。并且金星上的气压是地球的90多倍，足以让人窒息而死（其压强乃至比北极熊在邮票上跳舞的压强还大），上面的硫酸雨对人类也很不友爱。不过，金星云层中仍旧有一个人类能够承受的海拔高度，这个高度的大气压和地球海平面的大气压如出一辙。在这儿，可呼吸的氮氧气领会像气球相同飘浮于金星稠密的二氧化碳大气中，因而咱们能够把整个城市建在飘浮的云层傍边。在云层的高度，金星能够说是一个宜居的天堂，你只需求穿一件短袖衬衫，戴一个防毒面具就能够出门了。
人们期望能够在外太阳系久居，不过太阳系越靠外的当地冰块越多，岩石越少。虽然咱们能够从中获取足够的水源和火箭燃料，可是像金属一类的重元素或许不得不从小行星上运载过来。加油站能够树立在太阳系遍地的战略要地上面，比方坐落于火星与木星之间的小行星带，身为一个大冰块、直径长达300英里的矮行星—谷神星。建在谷神星上的基地将被许多的小行星盘绕，因而能够很轻松地获取许多原资料，虽然此区域中的小行星其实并不像咱们幻想的那样密布。虽然至少有100万颗小行星的直径都超越一英里，但由于它们散布在 13万亿立方英里的巨大空间中，因而均匀而言，它们之间的间隔比地月间隔还要远。
木星的四个“伽利略卫星”都具有较好的冰块岩石份额，乃至还有微量由氧气和二氧化碳构成的大气（木卫一的大气成分则首要为二氧化硫，经火山羽流下降在卫星地表上）。由于间隔木星的强引力区域和辐射带都比较远，旅途变得更轻松更安全，木卫三和木卫四分外引人瞩目。木星之外的气态巨行星也有许多卫星，它们也能够供人类久居。不过这些当地离太阳真实太远，核能发电或许是人类仅有可运用的供能方法了。可是大多数潜在的太阳系久居点比这还要远得多。海王星以外的柯伊伯带或许具有超越10万颗被冰雪包裹的星球，它们的直径都在62英里以上。其间最杰出的两颗是巨细相仿的阋神星和冥王星。与此一起，咱们还在不断发现更多的“海王星外天体”，黑私自乃至有或许潜伏着一颗巨大的行星。更远处还有愈加奥秘的奥尔特云，其间布满了上万亿颗彗星，它们距太阳的间隔要比地日间隔远上万倍。由此可见，咱们的太阳系的确是一片宽广的区域，具有足够的资源和日子空间，足以支撑上千亿的太空人口。
最吸引人的太空久居地非土卫六莫属。身为太阳系第二大卫星，土卫六在许多方面都和地球很像。比方，土卫六是除地球外仅有一颗具有地表液态水的星球。土卫六被大巨细小的、由甲烷和乙烷等碳氢化合物组成的湖泊掩盖，其天然气储量是地球的几百倍。此外，土卫六的大气也是太阳系中最像地球的，首要由氮气和甲烷组成，地表气压仅比地球大气压高一点点。这意味着人类不必穿太空服就能够在土卫六上面惬意地行走，不过这些人会在零下290华氏度的酷寒下敏捷冻僵。更糟的是，在平等气温的情况下，土卫六上热量丢失的速率比地球上严峻得多，怎么保暖也因而成为修建和保暖服的头号难题。假设人类能够战胜酷寒，那么土卫六上各种丰厚的资源都在向咱们招手，上面的水和碳化合物都比地球多许多。风趣的是，土卫六低重力和高气压这两个特色结合在一同，意味着人们能够给自己装上翅膀，然后挥一挥臂膀就能飞起来。从空中下降也不需求下降伞，由于下落速度最快也不会超越15英里每小时。空中飞车将变得垂手可得，飘浮在云端的城市也能够被容易制作。
归根到底，咱们进入太空的一个首要原因便是改造太空环境，让一个或多个星球“地球化”，使其更适合人类寓居。关于包括金星和月球在内的许多星球来说，这都是切实可行的，不过“最佳提名人”是火星。让火星“地球化”，其实便是让它变回几十亿年前海洋还没消失、大气依然厚重时的姿态。在青年时期，地球和火星都是温暖湿润的星球，都能够保持生命的开展。不过后来地球完结了蓬勃开展，而火星却变成了一片冰冷、枯燥的沙漠，气温太低，空气太淡薄，以至于液态水无法存在于地表。火星为什么会失掉大气？在地球上，地质变迁和火山活动能够不断地弥补大气，但火星地质要安稳得多。此外，火星较弱的引力也难以束缚大气中的气体，而较弱的磁场又使得太阳高能质子能够容易剥离火星大气，这让整个局势落井下石。
想要让火星“地球化”，咱们就有必要进步火星温度，弥补大气，以改变这些效应。咱们想在火星上做的事刚好和想在地球上做的事相反：创造一个强壮的温室效应。火星极区域域具有许多贮存于冰盖中的干冰。进步火星的温度会使这些干冰消融，向大气中开释许多二氧化碳，如此一来太阳的热量便能够留住，火星的温度也会因而升高。火星极地冰盖和永久冻土中都含有许多的冷冻水。跟着温度和气压的升高，液态水会呈现于火星地表，终究构成湖泊和海洋。一旦大气压成功增强20倍（略低于珠穆朗玛峰峰顶的气压），人们就能够脱掉太空服在火星上惬意地走动。耐寒的微生物和植物能够在没有完结改造的火星上生计，继续不断地输出氧气，终究让火星具有可供呼吸的空气（事实上，关于某些地球细菌来说，它们现在就或许具有生计于火星的才能）。
那么，咱们该怎么完结这些作业呢？能够让火星“地球化”永久进行下去的方法，便是阻挠火星大气的丢失。详细来讲，咱们能够制作一个人工磁场 a 或许在太空中树立电磁屏蔽，以维护火星免受太阳风的搅扰。不过，这些工程恐怕不是很有必要。火星是在长达数十亿年的时刻中逐步失掉大气的，这是一个适当缓慢的进程。现在火星大气的丢失速度大约为每秒一磅，假设咱们能够以更快的速度为火星弥补大气，就能够改变火星沦为荒芜雪原的趋势。使火星“地球化”的潜在手法有许多，比方在轨迹上安置镜面反射设备，把阳光反射到极地冰盖上；或许在冰面上撒许多的吸热资料以增加对热量的吸收；还能够人工制作核爆炸，乃至运用基因改造过的微生物组成甲烷。不过最简略的方法咱们或许早已在地球上把握了：向大气中开释许多高效的温室气体。氟氯化碳的效能是二氧化碳的上千倍，假设全球各地的工厂都开端出产氟氯化碳，那么用不了多久咱们就能够发动火星“地球化”的进程了。
改造火星需求多长时刻？在通明加压穹顶的协助下，咱们能够十分快速地完结较小区域的改造工程，然后为人类供给居所，为农作物供给和地球相似的成长环境。至于对整个星球的改造，时刻就很难说了，并且这彻底取决于人类的奉献精力。跟着改造工程的进行，咱们肯定会创造出更好的解决方案。科学技能一向如此。200年前，人类彻底不知道该怎么制作一个比空气重许多的飞翔器。一代代智力卓群的人在苦心研讨之后才总算完结了最初的方针。可是火星改造和咱们面对的其他应战有所不同，它并不需求严重科学打破：这仅仅一个关乎时刻、出资和意志力的问题。虽然火星改造或许会成为一个规划空前浩大的工程项目，不过咱们很确认它是切实可行的。一旦咱们完结对火星的改造，其他星球的相关改造或许也会随之而来。将来某一天，咱们的太阳系或许会成为一个包括不同人类、不同文明、不同文明的多样化国际，而每个国际中的生命都将是地球的子孙后代。