穿越太空深處，在另一個星球上播下人類文明種子的夢想已經存在了幾代人。
自從我們知道宇宙中的大多數恆星可能都有自己的行星系統以來，就有人主張我們探索它們（甚至定居在它們上面）。
隨著太空時代的到來，這個想法不再只是科幻小說的內容，而是成為科學研究的問題。不幸的是，離開地球並到達另一個恆星系統的挑戰是無數的。
歸根究底，將載人任務送到系外行星的方法只有兩種。第一個是開發可以實現相對論性速度（光速的一小部分）的先進推進系統。第二個涉及建造能夠維持太空人幾代人的太空船——也就是。一代船（或世界船）。
2024 年 11 月 1 日，海伯利安計劃發起了一項基於當前和近期技術的新一代載人星際旅行設計競賽。該競賽向公眾開放，將為創新概念頒發總計 10,000 美元的獎金。
Hyperion 專案是一個由建築師、工程師、人類學家和城市規劃師組成的國際跨領域團隊。他們中的許多人曾與 NASA、ESA 和麻省理工學院 (MIT) 等機構和研究所合作。
他們的競賽由星際研究倡議 (i4is) 贊助，這是一個在英國註冊成立的非營利組織，致力於研究使機器人和人類探索以及在附近恆星周圍的系外行星定居。
雖然星際飛船的概念可以追溯到太空時代早期，但在過去二十年裡，人們對該領域的興趣大大增加。這主要是由於最近我們銀河系中已知系外行星的數量激增，目前的數量為4,325 個恆星系統中的 5,787 個已確認行星。
這可以透過以下概念來說明：突破攝星,蜂擁而至的半人馬座比鄰星，以及創世計劃。這些概念利用克級太空船、定向能（雷射）和光帆來實現高達光速 20% 的速度，使它們能夠在幾十年而不是幾個世紀或幾千年的時間內完成旅程。
然而，將載人太空船運送到其他恆星系統並載有足夠的乘客並在另一個星球上定居則更具挑戰性。
正如在一個上一篇文章，依靠已知或技術上可行的推進方法的航天器將在1,000 和 81,000即使到達最近的恆星（比鄰星）也需要花費數年時間。
雖然一些先進的概念如獵戶座計劃,代達羅斯， 和伊卡洛斯理論上可以在 36 至 85 年內到達比鄰星，但所需推進劑的成本和數量卻令人望而卻步。
這些「快走」概念的替代方案是適應長途旅行，這可能持續幾個世紀甚至幾千年。這就需要一艘足夠大的太空船，能夠容納數百（或數千）人的多代人。
為了節省空間並減少貨物空間的質量，船員需要種植大量食物並依賴具有生物再生性質的生命維持系統。簡而言之，這艘船需要能夠自我維持，以便乘客過著舒適、健康的生活，直到到達目的地。
安德烈亞斯·海因盧森堡大學航空航天工程系副教授、盧森堡大學首席科學家安全、可靠性和信任跨學科中心，是 Hyperion 專案委員會的成員。正如他所說今日宇宙透過電子郵件：
「想想無人機和遠洋客輪之間的區別。以前的星際飛船設計，例如獵戶座、代達羅斯和伊卡洛斯，都專注於無人駕駛探測器，其主要目標是從目標恆星系統收集科學數據，包括尋找生活。
「相較之下，一代太空船的設計目的是運送船員，其主要目標是在目標恆星系統中定居一顆系外行星或其他天體。它們也往往比星際探測器大得多，儘管它們可能會使用類似的推進系統，例如基於聚變的推進。
一代船舶
對一代船的第一個已知描述是由火箭工程師做出的羅伯特·戈達德，「現代火箭之父」之一，對他來說美國太空總署戈達德太空飛行中心被命名。
在他 1918 年的文章中，“最後遷移”，他描述了在遙遠的未來太陽生命週期結束後離開太陽系的“星際方舟”。乘客將被低溫冷凍或處於誘發麻木在大部分旅程中，除了領航員之外，領航員會定期被叫醒來駕駛船隻。
戈達德建議，如果這項技術得以實現，這艘船應該由原子能提供動力。如果沒有，氫、氧和太陽能的組合就足夠了。戈達德計算出，這些動力源將使船隻達到 4.8 至 16 公里/秒（3 至 10 英里/秒）的速度，或約 57,936 公里/小時（36,000 英里/小時）。
接著是著名的俄羅斯火箭科學家和宇宙學家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基，也被公認為「現代火箭之父」之一。 1928年，他寫了一篇文章《地球與人類的未來」描述了一艘星際「諾亞方舟」。
在齊奧爾科夫斯基的版本中，太空船將是自給自足的，船員們將在旅途中保持清醒，這將持續數千年。
1964年，美國太空總署科學家羅伯特恩茲曼博士提出了迄今為止最詳細的一代艦艇概念，稱為“恩茲曼星艦該提案要求建造一艘長度為600 公尺（2,000 英尺）的船，由聚變推進器提供動力，並使用氘作為推進劑。有擴充空間。
近年來，人們從生物學、心理學到倫理學等多個角度對這一概念進行了探索。其中包括由 Frederic Marin 博士進行的一系列研究（2017-2019）斯特拉斯堡天文台使用客製化的數值軟體（稱為遺產）。
在前兩項研究中，馬林博士和同事進行的模擬表明，至少 98 名船員（最多 500）需要與低溫庫結合精子、卵子和胚胎確保抵達後的遺傳多樣性和身體健康。
在第三次研究馬林博士和另一組科學家確定，運載他們的船需要長 320 公尺（1050 英尺），半徑 224 公尺（735 英尺），並包含 450 平方公尺（約 4,850 平方英尺）的人工土地，以便種植足夠的食物來維持他們的生活。
簡而言之，這些提議和研究表明，一代船及其船員必須攜帶“地球”，並依靠生物再生系統來補充他們的食物、水和空氣。
如前所述，大多數有關星際探索的研究都集中在探測器或船上，並傾向於強調速度而不是確保乘客能夠完成旅程。
正如海因所解釋的那樣，這使得亥伯龍計劃成為第一個專注於發電船並確保星際航行者在抵達附近恆星系統之前保持健康和安全的競賽：
「這次競賽是史無前例的——真正的第一次。據我們所知，它標誌著第一次專門針對發電船舶的設計競賽啟動。它建立在我們團隊自2011 年以來進行的先前研究的基礎上，該研究解決了諸如所需的人口規模。
「這項競賽獨特地探討了發電船舶技術與資源高度受限的社會動態之間複雜的相互作用。
「大多數研究都集中在技術方面，例如推進和生命支持，而通常將船舶技術和船上社會視為單獨的問題。考慮到分析這些相互依賴性的挑戰，這種方法是可以理解的。我們甚至得到了遠離的建議。
「我們的目標是朝著探索和設想這些相互依賴關係邁出第一步。我們的目標是成為凱利而不是達文西。達文西想像了飛機，但凱利構想了他們的基本設計原則，為萊特兄弟鋪平了道路。
比賽
比賽報名將持續到 2024 年 12 月 15 日，所有參賽隊伍必須支付 20 美元的報名費。前三名獲獎作品將於 2025 年 6 月 2 日公佈，第一名獎勵 5000 美元，第二名獎勵 3000 美元，第三名獎勵 2000 美元。
此外，十個團隊將因創意和創新想法而獲得榮譽獎。欲了解更多信息，請查看海伯利安計畫的網站和使命簡介。
根據他們的使命宣言Hyperion 專案是利用當前和近期技術進行載人星際飛行的初步研究和可行性評估。
其目標是讓大眾了解未來星際旅行的可能性，並指導未來的研究和技術發展。正如他們在網站上所說，比賽有以下主題：
「人類已經克服了 21 世紀巨大的永續發展危機，進入了地球和太空可持續富足的時代。
「人類現在已經具備了在不做出重大犧牲的情況下開發一代飛船的能力。一艘星際飛船飛過附近太陽系中的一顆冰冷行星。
“超越對持續多個世紀的航行的星際推進和結構設計問題的經典研究，為了確保一次成功的旅行，理想的棲息地建築和社會類型可能是什麼？”
參與者的任務是設計這艘船、它的棲息地和它的子系統，包括它的建築和社會的細節。專案簡介描述了其他重要的邊界條件，包括任務持續時間、目的地和其他重要考慮因素。
從發射到抵達目標恆星系統，任務持續時間為250年，這與該船擁有能夠達到光速一小部分的先進推進力相一致。
為了確保船員的健康和安全，太空船的棲息地必須具有與地球相似的大氣條件，免受銀河射線、微隕石和星際塵埃的影響（相對論太空旅行所必需的）。
該船還必須透過旋轉部分提供人造重力，但「棲息地的部分區域可以減少重力」。棲息地還必須在整個行程中為 1000 上下 500 人提供住宿和體面的生活條件。棲息地的設計還需要能夠進行修改以滿足不斷變化的需求。
社會結構必須考慮文化差異，包括語言、道德、家庭結構、信仰、美感、家庭結構和其他社會因素。
競賽還考慮了相對於地球的知識保留和損失，他們將其描述為「幾乎不可避免」。
卡梅倫史密斯，波特蘭州立大學和亞利桑那大學的人類學家人類太空探索中心(CHaSE) 也是 Hyperion 專案組織委員會的成員。正如他向《今日宇宙》解釋的那樣：
「一群人，比如說數千人甚至 1500 人，幾個世紀以來與世隔絕的旅行對於人類來說是獨一無二的。
「因此，正如我們計劃架構和硬體的健康狀況，維護它們以使其在這段時間內保持良好狀態一樣，我們也可以計劃生物和文化的健康和維護。我們有一個出色的指南這就是進化。
「進化是所有生命科學的核心，它在許多方面也適用於隨著時間的推移而發生的文化變遷。生物學正在進化，文化在進化。我們已經學會瞭如何管理地球上的文化以適應各種各樣的文化。
「然而，這個想法是讓人們思考如何針對我概述的不尋常條件調整文化。
「與地球的分離，與其他人類群體的分離，除了無線電或視訊通訊之外——隨著他們離地球越來越遠，這種情況會變得越來越少——隨著航行時間的推移，會發生什麼變化，需要文化調整？
在整個旅程中，人們也必須能夠獲得基本產品（衣服、住所等）。棲息地的品質應盡可能小，在整個旅程中保持可靠，並包括冗餘系統。生成船的目標目的地是附近恆星系統中的一顆岩石行星（例如比鄰星b）。
有趣的是，競賽強調這個星球將擁有一個由先驅探測器創建的人工生態系統，即「創世計畫」。因此，船員不需要任何重大的遺傳或生物適應就能在該生態系統中生存。正如海因所解釋的：
「在罐頭裡待250 年並保持快樂，也就是說，一個社會能否在資源嚴重受限的環境中繁榮發展？回答這個問題對於設計一代船至關重要，也可能為地球的可持續未來提供見解。
「在我看來，應對這一挑戰嚴重缺乏富有想像力的解決方案。在罐頭里呆了 250 年並保持快樂，也就是說，一個社會能否在資源嚴重受限的環境中繁榮發展？”
」回答這個問題對於設計發電船至關重要，也可能為地球的永續未來提供見解。在我看來，應對這一挑戰嚴重缺乏富有想像力的解決方案。
「我們也希望提高人們對當今技術複雜性的認識。哪些技術可以或應該保留在一代船上，哪些可能會失去？
「研究表明，一個社會的人口規模會影響其技術的多樣性和複雜性。大多數現代技術都需要複雜的供應鏈，涉及眾多公司、基礎設施和監管系統。
「因此，除非顛覆性技術，如分子製造或標準模板結構（如《戰鎚 40k》中所述）等顛覆性技術變得可行，否則一代艦艇可能會依賴低技術含量的解決方案。”
跨學科方法
競賽的一個主要重點是跨學科研究，這反映了委員會本身的情況。這已成為太空研究的趨勢，這在很大程度上要歸功於商業航太工業的興起。
對於當今的許多公司和非營利組織來說，傳統研究正在擴展到航空航天工程之外，並融入建築和室內設計、生物學、社會學、心理學、農業和其他學科，以創造能夠在太空中健康和永續生活的概念。
根據規則，團隊必須由至少一名建築設計師、工程師和社會科學家（社會學家、人類學家等）組成。作為亞茲吉·德米爾巴斯·佩奇組委會建築師兼設計師解釋：
「我們希望這次競賽能激發更多的跨領域合作，強調建築和社會科學等領域的價值——對於長期、長途任務的規劃尤其重要。
「整合這些不同領域的整體方法可以為太空探索提供更永續和以人為本的解決方案。
「與地球上的傳統建築實踐不同，太空建築需要在嚴格的技術限制（例如有限的物理空間、極端的環境條件和有限的資源）與人類對舒適、安全和心理健康的基本需求之間取得微妙的平衡。
「在這裡，建築成為維持生命的元素，使人們能夠跨越遙遠的距離和時間尺度生活、工作和繁榮。
“透過這次比賽，我們邀請團隊挑戰傳統的設計原則，重新定義明星中‘家’的含義。包括建築師或建築系學生在內的團隊無疑將為這場發人深省的比賽增添新的視角。”
解決太空問題就是解決地球問題
競賽的另一個重要面向是希望激發出在地球上也有應用和益處的想法。這是太空探索未來的另一個重要方面，其中包括在太空建立前哨站的計劃,，及以上。
就像發電船一樣，遠離地球的任務不能依賴從地球發送的定期補給任務。這意味著棲息地必須盡可能自給自足，並確保居民有足夠的空氣、水和食物來舒適地生活。
幾十年來，科學家和規劃者一直在地球的自然環境中尋找靈感。這就是該項目的目的生物圈2該計畫在 1991 年至 1994 年間進行了兩次實驗，其中志願者生活在一個模仿地球許多環境的密封生物群落中。
自 2007 年以來，亞利桑那大學一直使用該設施透過其 CHaSE 計畫進行研究，同時仍向公眾開放。
「自20 世紀90 年代以來，[生物圈2] 一直是一個封閉生態系統的研究中心，就像在一艘星際飛船上一樣，這裡的研究仍在繼續。[我]實際上一直居住在生物圈中直到一月份，我看著星星並參與其中史密斯在該設施中寫信給《今日宇宙》，他說。
正如他接著指出的那樣，該實驗和類似研究的研究對地球上的生命有重要的應用，主要是因為太空中沒有誤差範圍：
「在對後代的文化和生物保護方面，星艦的規劃和準備工作將非常仔細地設計，以便為他們提供最大的保護，也許以比傳統方式更適合他們的生存和健康的方式。地球上曾經存在過的任何文化。
「在星際航行中，一切都必須順利進行，才能在封閉的生態系統中生存好幾代，因此計劃和準備必須非常周密。”
由於太空中的失敗通常意味著死亡，特別是當人們駐紮在遠離地球的地方時，救援任務需要很長時間才能到達他們身邊，因此未來的探險家和定居者所依賴的技術必須具有再生性、防故障性和可持續性。
當涉及到我們在地球上面臨的最緊迫的問題時，這項研究和開發將帶來直接的好處：、人口過剩、貧窮和飢餓以及永續生活的需要。正如佩奇所強調的：
「我相信，超越地球的思考可以為我們如何改善『地球飛船』上的生活提供寶貴的見解。正如我們在太空中面臨眾多挑戰一樣，我們的星球也需要創新的方法來在當前的全球衝突和挑戰中促進和諧與復原力。
還有一個額外的好處，那就是激發人們對宇宙生命以及外星文明（ETC）可能已經在星際旅行的問題的疑問。幾十年來，科學家一直在探索這些問題，作為研究的一部分。費米悖論。正如海因所解釋的：
「最後，正如代達羅斯計畫證明了星際旅行的理論可行性一樣，我們的目標是為人類星際旅行建立類似的『存在證明』。
「實現這一目標將為我們帶來新的視角：如果我們今天能夠設想載人星際旅行，那麼更先進的文明應該已經實現了。那麼，他們在哪裡？
鼓勵對競賽有興趣或有更多問題的人聯繫星際研究倡議：[電子郵件受保護]。 i4is 將在 2024 年 12 月 1 日之前保持開放問答狀態。
