穿越太空深处，在另一个星球上播下人类文明种子的梦想已经存在了几代人。
自从我们知道宇宙中的大多数恒星可能都有自己的行星系统以来，就有人主张我们探索它们（甚至定居在它们上面）。
随着太空时代的到来，这个想法不再只是科幻小说的内容，而是成为科学研究的问题。不幸的是，离开地球并到达另一个恒星系统的挑战是无数的。
归根结底，将载人任务发送到系外行星的方法只有两种。第一个是开发能够实现相对论速度（光速的一小部分）的先进推进系统。第二个涉及建造能够维持几代人的航天器——也就是。一代船（或世界船）。
2024 年 11 月 1 日，海伯利安计划发起了一项基于当前和近期技术的新一代载人星际旅行设计竞赛。该竞赛向公众开放，将为创新概念颁发总计 10,000 美元的奖金。
Hyperion 项目是一个由建筑师、工程师、人类学家和城市规划师组成的国际跨学科团队。他们中的许多人曾与 NASA、ESA 和麻省理工学院 (MIT) 等机构和研究所合作。
他们的竞赛由星际研究倡议 (i4is) 赞助，这是一个在英国注册成立的非营利组织，致力于研究使机器人和人类探索以及在附近恒星周围的系外行星定居。
虽然星际飞船的概念可以追溯到太空时代早期，但在过去二十年里，人们对该领域的兴趣大大增加。这主要是由于最近我们银河系中已知系外行星的数量激增，目前的数量为4,325 个恒星系统中的 5,787 个已确认行星。
这可以通过以下概念来说明：突破摄星,蜂拥而至的半人马座比邻星，以及创世计划。这些概念利用克级航天器、定向能（激光）和光帆来实现高达光速 20% 的速度，使它们能够在几十年而不是几个世纪或几千年的时间内完成旅程。
然而，将载人航天器运送到其他恒星系统并载有足够的乘客并在另一个星球上定居则更具挑战性。
正如在一个上一篇文章，依靠已知或技术上可行的推进方法的航天器将在1,000 和 81,000即使到达最近的恒星（比邻星）也需要花费数年时间。
虽然一些先进的概念如猎户座计划,代达罗斯， 和伊卡洛斯理论上可以在 36 至 85 年内到达比邻星，但所需推进剂的成本和数量却令人望而却步。
这些“快走”概念的替代方案是适应长途旅行，这可能持续几个世纪甚至几千年。这就需要一艘足够大的航天器，能够容纳数百（或数千）人的多代人。
为了节省空间并减少货物空间的质量，船员们需要种植大量食物并依赖具有生物再生性质的生命维持系统。简而言之，这艘船需要能够自我维持，以便乘客能够过上舒适、健康的生活，直到到达目的地。
安德烈亚斯·海因卢森堡大学航空航天工程系副教授、卢森堡大学首席科学家安全、可靠性和信任跨学科中心，是 Hyperion 项目组委会的成员。正如他所说今日宇宙通过电子邮件：
“想想无人机和远洋客轮之间的区别。以前的星际飞船设计，例如猎户座、代达罗斯和伊卡洛斯，都专注于无人驾驶探测器，其主要目标是从目标恒星系统收集科学数据，包括寻找生活。
“相比之下，一代飞船的设计目的是运送船员，其主要目标是在目标恒星系统中定居一颗系外行星或其他天体。它们也往往比星际探测器大得多，尽管它们可能会使用类似的推进系统，例如基于聚变的推进。”
一代船舶
对一代船的第一个已知描述是由火箭工程师做出的罗伯特·戈达德，“现代火箭之父”之一，对他来说美国宇航局戈达德太空飞行中心被命名。
在他 1918 年的文章中，“最终迁移”，他描述了在遥远的未来太阳生命周期结束后离开太阳系的“星际方舟”。乘客将被低温冷冻或处于诱发麻木在大部分旅程中，除了领航员之外，领航员会定期被叫醒来驾驶船只。
戈达德建议，如果这项技术得以实现，这艘船应该由原子能提供动力。如果没有，氢、氧和太阳能的组合就足够了。戈达德计算出，这些动力源将使船只达到 4.8 至 16 公里/秒（3 至 10 英里/秒）的速度，或大约 57,936 公里/小时（36,000 英里/小时）。
随后是著名的俄罗斯火箭科学家和宇宙学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基，也被公认为“现代火箭之父”之一。 1928年，他写了一篇文章《地球和人类的未来”描述了一艘星际“诺亚方舟”。
在齐奥尔科夫斯基的版本中，宇宙飞船将是自给自足的，船员们将在旅途中保持清醒，这将持续数千年。
1964年，美国宇航局科学家罗伯特·恩兹曼博士提出了迄今为止最详细的一代舰艇概念，称为“恩兹曼星舰该提案要求建造一艘长度为 600 米（2,000 英尺）的船，由聚变推进器提供动力，并使用氘作为推进剂。根据恩兹曼的说法，这艘船最初可容纳 200 名船员，沿途还有扩展空间。
近年来，人们从生物学、心理学到伦理学等多个角度对这一概念进行了探索。其中包括由 Frederic Marin 博士进行的一系列研究（2017-2019）斯特拉斯堡天文台使用定制的数值软件（称为遗产）。
在前两项研究中，马林博士和同事进行的模拟表明，至少 98 名船员（最多 500）需要与低温库相结合精子、卵子和胚胎确保抵达后的遗传多样性和身体健康。
在第三次研究马林博士和另一组科学家确定，运载他们的船需要长 320 米（1050 英尺），半径 224 米（735 英尺），并包含 450 平方米（约 4,850 平方英尺）的人工土地，以便种植足够的食物来维持他们的生活。
简而言之，这些提议和研究表明，一代船及其船员必须携带“地球”，并依靠生物再生系统来补充他们的食物、水和空气。
如前所述，大多数有关星际探索的研究都集中在探测器或船只上，并倾向于强调速度而不是确保乘客能够完成旅程。
正如海因解释的那样，这使得海伯利安计划成为第一个专注于发电飞船的竞赛，并确保星际航行者在抵达附近的恒星系统之前保持健康和安全：
“这次竞赛是史无前例的——真正的第一次。据我们所知，它标志着第一次专门针对发电船舶的设计竞赛启动。它建立在我们团队自 2011 年以来进行的先前研究的基础上，该研究解决了诸如所需的人口规模。
“这项竞赛独特地探讨了发电船舶技术与资源高度受限的社会动态之间复杂的相互作用。
“大多数研究都集中在技术方面，例如推进和生命支持，而通常将船舶技术和船上社会视为单独的问题。考虑到分析这些相互依赖性的挑战，这种方法是可以理解的。我们甚至得到了远离的建议。
“我们的目标是朝着探索和设想这些相互依赖关系迈出第一步。我们的目标是成为凯利而不是达芬奇。达芬奇想象了飞机，但凯利构想了他们的基本设计原则，为莱特兄弟铺平了道路。”
比赛
比赛报名将持续到 2024 年 12 月 15 日，所有参赛队伍必须支付 20 美元的报名费。前三名获奖作品将于 2025 年 6 月 2 日公布，第一名奖励 5000 美元，第二名奖励 3000 美元，第三名奖励 2000 美元。
此外，十个团队将因创意和创新想法而获得荣誉奖。欲了解更多信息，请查看海伯利安计划的网站和使命简介。
根据他们的使命宣言Hyperion 项目是利用当前和近期技术进行载人星际飞行的初步研究和可行性评估。
其目标是让公众了解未来星际旅行的可能性，并指导未来的研究和技术发展。正如他们在网站上所说，比赛有以下主题：
“人类已经克服了 21 世纪巨大的可持续发展危机，进入了地球和太空可持续富足的时代。
“人类现在已经有能力在不做出重大牺牲的情况下开发一艘发电船。一艘星际飞船飞过附近太阳系中的一颗冰冷行星。
“超越对持续多个世纪的航行的星际推进和结构设计问题的经典研究，为了确保一次成功的旅行，理想的栖息地建筑和社会类型可能是什么？”
参与者的任务是设计这艘船、它的栖息地和它的子系统，包括它的建筑和社会的细节。项目简介描述了其他重要的边界条件，包括任务持续时间、目的地和其他重要考虑因素。
从发射到抵达目标恒星系统，任务持续时间为250年，这与该船拥有能够达到光速一小部分的先进推进力相一致。
为了确保船员的健康和安全，飞船的栖息地必须具有与地球相似的大气条件，免受银河射线、微陨石和星际尘埃的影响（相对论太空旅行所必需的）。
该船还必须通过旋转部分提供人造重力，但“栖息地的部分区域可能会减少重力”。栖息地还必须在整个行程中为 1000 上下 500 人提供住宿和体面的生活条件。栖息地的设计还需要能够进行修改以满足不断变化的需求。
社会结构必须考虑到文化差异，包括语言、道德、家庭结构、信仰、审美、家庭结构和其他社会因素。
竞赛还考虑了相对于地球的知识保留和损失，他们将其描述为“几乎不可避免”。
卡梅伦·史密斯，波特兰州立大学和亚利桑那大学的人类学家人类太空探索中心(CHaSE) 也是 Hyperion 项目组织委员会的成员。正如他向《今日宇宙》解释的那样：
“一群人，比如说数千人甚至 1500 人，几个世纪以来与世隔绝的旅行对于人类来说是独一无二的。
“因此，正如我们计划架构和硬件的健康状况，维护它们以使其在这段时间内保持良好状态一样，我们也可以计划生物和文化的健康和维护。我们有一个出色的指南这就是进化。
“进化是所有生命科学的核心，它在很多方面也适用于随着时间的推移而发生的文化变迁。生物学在进化，文化在进化。我们已经学会了如何管理地球上的文化以适应各种各样的文化。情况。
“然而，这个想法是让人们思考如何针对我概述的不寻常条件调整文化。
“与地球的分离，与其他人类群体的分离，除了无线电或视频通信之外——随着他们离地球越来越远，这种情况会变得越来越少——随着航行时间的推移，会发生什么变化，需要文化调整？”
在整个旅程中，人们还必须能够获得基本产品（衣服、住所等）。栖息地的质量应尽可能小，在整个旅程中保持可靠，并包括冗余系统。生成船的目标目的地是附近恒星系统中的一颗岩石行星（例如比邻星b）。
有趣的是，竞赛强调这个星球将拥有一个由先驱探测器创建的人工生态系统，即“创世计划”。因此，船员不需要任何重大的遗传或生物适应就能在该生态系统中生存。正如海因所解释的：
“在罐头里呆 250 年并保持快乐，也就是说，一个社会能否在资源严重受限的环境中繁荣发展？回答这个问题对于设计一代船至关重要，也可能为地球的可持续未来提供见解。
“在我看来，应对这一挑战严重缺乏富有想象力的解决方案。在罐头里呆了 250 年并保持快乐，也就是说，一个社会能否在资源严重受限的环境中繁荣发展？”
”回答这个问题对于设计发电船至关重要，也可能为地球的可持续未来提供见解。在我看来，应对这一挑战严重缺乏富有想象力的解决方案。”
“我们还希望提高人们对当今技术复杂性的认识。哪些技术可以或应该保留在一代船上，哪些可能会丢失？
“研究表明，一个社会的人口规模会影响其技术的多样性和复杂性。大多数现代技术都需要复杂的供应链，涉及众多公司、基础设施和监管系统。
“因此，除非颠覆性技术，如分子制造或标准模板结构（如《战锤 40k》中所述）等颠覆性技术变得可行，否则一代舰艇可能会依赖低技术含量的解决方案。”
跨学科方法
竞赛的一个主要重点是跨学科研究，这反映了组委会本身的情况。这已成为太空研究的趋势，这在很大程度上要归功于商业航天工业的兴起。
对于当今的许多公司和非营利组织来说，传统研究正在扩展到航空航天工程之外，并融入建筑和室内设计、生物学、社会学、心理学、农业和其他学科，以创造能够在太空中健康和可持续生活的概念。
根据规则，团队必须由至少一名建筑设计师、工程师和社会科学家（社会学家、人类学家等）组成。作为亚兹吉·德米尔巴斯·佩奇组委会建筑师兼设计师解释道：
“我们希望这次竞赛能够激发更多的跨学科合作，强调建筑和社会科学等领域的价值——对于长期、长途任务的规划尤其重要。
“整合这些不同领域的整体方法可以为太空探索提供更可持续和以人为本的解决方案。
“与地球上的传统建筑实践不同，太空建筑需要在严格的技术限制（例如有限的物理空间、极端的环境条件和有限的资源）与人类对舒适、安全和心理健康的基本需求之间取得微妙的平衡。
“在这里，建筑成为维持生命的元素，使人们能够跨越遥远的距离和时间尺度生活、工作和繁荣。
“通过这次比赛，我们邀请团队挑战传统的设计原则，重新定义明星中‘家’的含义。包括建筑师或建筑系学生在内的团队无疑将为这场发人深省的比赛增添新的视角。”
解决太空问题就是解决地球问题
竞赛的另一个重要方面是希望激发出在地球上也有应用和益处的想法。这是太空探索未来的另一个重要方面，其中包括在太空建立前哨站的计划,，及以上。
就像发电船一样，远离地球的任务不能依赖从地球发送的定期补给任务。这意味着栖息地必须尽可能自给自足，并确保居民有足够的空气、水和食物来舒适地生活。
几十年来，科学家和规划者一直在地球的自然环境中寻找灵感。这就是该项目的目的生物圈2该项目在 1991 年至 1994 年间进行了两次实验，其中志愿者生活在一个模仿地球许多环境的密封生物群落中。
自 2007 年以来，亚利桑那大学一直使用该设施通过其 CHaSE 项目进行研究，同时仍然向公众开放。
“自 20 世纪 90 年代以来，[生物圈 2] 一直是一个封闭生态系统的研究中心，就像在一艘星际飞船上一样，这里的研究仍在继续。[我]实际上一直居住在生物圈中直到一月份，我看着星星并参与其中史密斯在该设施中写信给《今日宇宙》，他说道。
正如他接着指出的那样，该实验和类似研究的研究对地球上的生命具有重要的应用，主要是因为太空中没有误差范围：
“在对后代的文化和生物保护方面，星舰的规划和准备工作将非常仔细地设计，以便为他们提供最大的保护，也许以比传统方式更适合他们的生存和健康的方式。地球上曾经存在过的任何文化。
“在星际航行中，一切都必须顺利进行，才能在封闭的生态系统中生存好几代，因此计划和准备必须非常周密。”
由于太空中的失败通常意味着死亡，特别是当人们驻扎在远离地球的地方，救援任务需要很长时间才能到达他们身边时，未来的探险家和定居者所依赖的技术必须具有再生性、防故障性和可持续性。
当涉及到我们在地球上面临的最紧迫的问题时，这项研究和开发将带来直接的好处：、人口过剩、贫困和饥饿以及可持续生活的需要。正如佩奇强调的那样：
“我相信，超越地球的思考可以为我们如何改善‘地球飞船’上的生活提供宝贵的见解。正如我们在太空中面临众多挑战一样，我们的星球也需要创新的方法来在当前的全球冲突和挑战中促进和谐与恢复力。”
还有一个额外的好处，那就是激发人们对宇宙生命以及外星文明（ETC）可能已经在星际旅行的问题的疑问。几十年来，科学家们一直在探索这些问题，作为研究的一部分。费米悖论。正如海因所解释的：
“最后，正如代达罗斯计划证明了星际旅行的理论可行性一样，我们的目标是为人类星际旅行建立类似的‘存在证明’。
“实现这一目标将为我们带来新的视角：如果我们今天能够设想载人星际旅行，那么更先进的文明应该已经实现了。那么，他们在哪里？”
鼓励对竞赛感兴趣或有更多问题的人联系星际研究倡议：[电子邮件受保护]。 i4is 将在 2024 年 12 月 1 日之前保持开放问答状态。
