第278章 博尔纳球体（二）
我们居住的陆地从岛屿和大陆中心向海平面倾斜。
我住在俄亥俄州东北部，靠近伊利湖，
目前正经歷湖效应降雪，
海拔275米（900英尺）。
在水流从我的阳台流下，
进入阿什塔比拉河、匯入伊利湖，
最终流入大西洋的数百英里路程中，
坡度仅约0.02度。
河流流速受多种因素影响，
但坡度是其中之一。
中等河流坡度可达1%，
湍急河流则更高。
杰拉德·k·奥尼尔
他在《高边疆》一书中討论了这些结构，
这本书影响深远。
而他显然受限於时间和篇幅，
无法给出更多案例，
但我一直希望他能加入一些中间形態，
包括全尺寸的伯纳尔球体。
顺便说一下，
直径10英里的伯纳尔球体陆地面积为314平方英里，
8英里居住区版本为2011平方英里，
仅为10英里版本陆地面积的64%。
而二號岛根据版本不同，
半径仅为十分之一、面积百分之一，
或半径五分之一、面积百分之四；
一號岛面积仅为0.39%。
直径10英里的球体在我们的尺寸標准中算不上大，
我们甚至討论过光年级別的结构。
但合理的问题是，
我们到底有多需要建造这么大的棲息地。
这些棲息地內的人口密度，
很可能远高於现代地球的隨机区域，
地球仅为每平方公里16人（每平方英里41人）。
如果扣除海洋只算陆地，
这一数字会升至每平方公里54人、每平方英里139人。
按这个数字计算，
一个10英里球体可容纳43646人，
我们实际可能容纳更多。
俄亥俄州几乎不算人口稠密，
密度却接近这一数字的两倍。
此外，
你要么在这个球体中心放置一个人造太阳，
要么在其中一个极点留出合適的窗口。
顺便说一下，
窗口不必是全尺寸的。
我们可以用反射镜將光线聚焦射入窗口，
扩大入射角度，
或把棲息地移得离太阳更近。
事实上，
你可以把开口反向、背对太阳，
在球体后方放置一个巨大的拋物面反射镜，
將更大范围的阳光反射回球体內部，
让这样的棲息地即使在冥王星那么远的地方也能舒適宜居。
或者，
一个更小的针孔状开口能让阳光射入並扩散，
球体其余部分覆盖反射镜，
也能让棲息地在比水星更近的地方不致过热。
同样，
我们预期人口密度会更高，
部分原因是我们通常假定大部分农业活动在附属的小型空间站进行，
这些空间站与主棲息地相连，
重力可能更低，
所需结构强度更小。
它们也不需要像人们居住、儿童玩耍的城市或郊区棲息地那样，
具备同等水平的辐射屏蔽和陨石防护。
你可以在空间站外部覆盖太阳能板、反射镜，
或单纯的原始屏蔽材料。
同样，
你可以用反射镜反射所需量的阳光，
並滤除不需要的危险波长。
那么我们会建造一个吗？
会的，
但不会经常建。
我认为人们更常选择拉长的蛋形，
或略带倾斜、带半球顶盖的新圆柱体。
人们常认为我们会选择球形的一个原因是，
小行星是球形的，
我们可以直接挖空並旋转。
但小行星在这个尺寸范围內並不特別圆，
而且你无法让小行星那样快速旋转。
一颗直径10英里的典型小行星，
重力还不到地球的0.01%，
在那里你从手中扔下一块石头到地面，
大约需要一分钟。
把它加速到1g，
表面重力会变成地球標准重力的99.99%，
但方向向上，
会把岩石撕碎。
你必须用高强度材料在它周围建造一个完整的框架，
而且没有特殊理由把外壳做成那个半径的球体。
在小行星上钻一个圆柱体並放置棲息地，
同样合理。
无论是球体还是圆柱体，
都是在小行星內部旋转，
小行星本身並不旋转，
至少不会超出其正常自转速度——
大多数小行星的自转周期通常是几小时，
並不方便，
也不是24小时一天。
你不能直接挖空一颗直径10英里的小行星，
造出一个10英里的伯纳尔球体。
这就是旋转棲息地优於行星的关键：
它们是空心的，
因此所需质量少得多。
如果我们设想需要30米（100英尺）厚的底层，
由水、岩石、土壤和钢或石墨烯等坚固外壳材料构成，
最终得到的球体直径约170英里（270公里），
而非10英里，
面积不再是之前的314平方英里，
而是87000平方英里（224000平方公里、5500万英亩）。
后者我们原始的伯纳尔球体大小相当於一个中等国家。
这更接近怀俄明州或俄勒冈州的面积，
而另一个10英里宽的伯纳尔球体，
只需要一颗直径数英里的小行星就能建造，
而且外壳还很厚。
辐射穿透量会比地球少得多，
100英尺的装甲和岩石防护性极强。
想摧毁这样的东西，
需要直接的核弹爆炸，
而且是大当量核弹，
不是低千吨级的。
正如我们在一些太空战爭中討论的，
在拥有严密点防御系统的目標附近，
你永远无法把核弹这样复杂的装置送到近处。
那些防御系统不会错过这么大的物体。
和往常一样，
目前从地球发射材料建造这些东西成本极高，
所以构想確实是从小行星获取资源，
甚至在小行星內部建造。
只是別以为我们会挖空一颗天然小行星来建造单个球体。
正如我提到的，
虽然伯纳尔描述的是一个直径10英里、无重力、
有点像空心玻璃球与光合细胞混合体的球体，
但奥尼尔討论的通常是更小的版本。
不过我也提到过，
变体数不胜数。
我们常展示的k1空间站是伯纳尔球体的近亲。
电视剧《巴比伦5號》中的空间站就是一个例子，
儘管你也会听到它被称作圆柱体，
视觉上兼具两者特徵。
在这方面，
我们可能很少见到纯粹的圆柱体或球体。
更重要的是，
你可能很少见到单个的棲息地。
如果只需要小型棲息地，
就选择环形或圆环，
正如我们之前在**斯坦福圆环**中討论的。
它能以较低的旋转速度提供所需重力，
且用料不多。
不过，
球体和圆柱体在单位居住面积的表面积与原材料消耗方面效率高得多，
所以当你建造大型社区时会选择它们。
而且你通常会发现，
將小型棲息地与各种专业结构组合起来更实用：
农业站、工业设施、低重力对接口、造船厂、太阳能收集器等等。
在这里，
你可以用一个球体把所有这些包裹起来，
帮助防止太空碎片撞击和泄漏，
並提供初步的辐射、陨石和攻击防护。
一个巨大的薄壳包裹所有设施，
它们仍在真空中漂浮，
但辐射更低，
也没有高速碎片穿行。
就像伯纳尔原始球体並非我们现在想像的那样——
內部零重力、空心加压、內部有更小设施——
未来人类的家园可能就是这样的球体：
一些加压、带旋转重力的小型设施，
漂浮在巨大的空心加压球体內。
无论如何，
在伯纳尔提出这一构想近一个世纪后，
它依然蓬勃发展，
涌现出许多新想法与改进方案。
我认为很有可能，
再过不到一个世纪，
我们就会开始建造它们或它们的同类。
我住在俄亥俄州东北部，靠近伊利湖，
目前正经歷湖效应降雪，
海拔275米（900英尺）。
在水流从我的阳台流下，
进入阿什塔比拉河、匯入伊利湖，
最终流入大西洋的数百英里路程中，
坡度仅约0.02度。
河流流速受多种因素影响，
但坡度是其中之一。
中等河流坡度可达1%，
湍急河流则更高。
杰拉德·k·奥尼尔
他在《高边疆》一书中討论了这些结构，
这本书影响深远。
而他显然受限於时间和篇幅，
无法给出更多案例，
但我一直希望他能加入一些中间形態，
包括全尺寸的伯纳尔球体。
顺便说一下，
直径10英里的伯纳尔球体陆地面积为314平方英里，
8英里居住区版本为2011平方英里，
仅为10英里版本陆地面积的64%。
而二號岛根据版本不同，
半径仅为十分之一、面积百分之一，
或半径五分之一、面积百分之四；
一號岛面积仅为0.39%。
直径10英里的球体在我们的尺寸標准中算不上大，
我们甚至討论过光年级別的结构。
但合理的问题是，
我们到底有多需要建造这么大的棲息地。
这些棲息地內的人口密度，
很可能远高於现代地球的隨机区域，
地球仅为每平方公里16人（每平方英里41人）。
如果扣除海洋只算陆地，
这一数字会升至每平方公里54人、每平方英里139人。
按这个数字计算，
一个10英里球体可容纳43646人，
我们实际可能容纳更多。
俄亥俄州几乎不算人口稠密，
密度却接近这一数字的两倍。
此外，
你要么在这个球体中心放置一个人造太阳，
要么在其中一个极点留出合適的窗口。
顺便说一下，
窗口不必是全尺寸的。
我们可以用反射镜將光线聚焦射入窗口，
扩大入射角度，
或把棲息地移得离太阳更近。
事实上，
你可以把开口反向、背对太阳，
在球体后方放置一个巨大的拋物面反射镜，
將更大范围的阳光反射回球体內部，
让这样的棲息地即使在冥王星那么远的地方也能舒適宜居。
或者，
一个更小的针孔状开口能让阳光射入並扩散，
球体其余部分覆盖反射镜，
也能让棲息地在比水星更近的地方不致过热。
同样，
我们预期人口密度会更高，
部分原因是我们通常假定大部分农业活动在附属的小型空间站进行，
这些空间站与主棲息地相连，
重力可能更低，
所需结构强度更小。
它们也不需要像人们居住、儿童玩耍的城市或郊区棲息地那样，
具备同等水平的辐射屏蔽和陨石防护。
你可以在空间站外部覆盖太阳能板、反射镜，
或单纯的原始屏蔽材料。
同样，
你可以用反射镜反射所需量的阳光，
並滤除不需要的危险波长。
那么我们会建造一个吗？
会的，
但不会经常建。
我认为人们更常选择拉长的蛋形，
或略带倾斜、带半球顶盖的新圆柱体。
人们常认为我们会选择球形的一个原因是，
小行星是球形的，
我们可以直接挖空並旋转。
但小行星在这个尺寸范围內並不特別圆，
而且你无法让小行星那样快速旋转。
一颗直径10英里的典型小行星，
重力还不到地球的0.01%，
在那里你从手中扔下一块石头到地面，
大约需要一分钟。
把它加速到1g，
表面重力会变成地球標准重力的99.99%，
但方向向上，
会把岩石撕碎。
你必须用高强度材料在它周围建造一个完整的框架，
而且没有特殊理由把外壳做成那个半径的球体。
在小行星上钻一个圆柱体並放置棲息地，
同样合理。
无论是球体还是圆柱体，
都是在小行星內部旋转，
小行星本身並不旋转，
至少不会超出其正常自转速度——
大多数小行星的自转周期通常是几小时，
並不方便，
也不是24小时一天。
你不能直接挖空一颗直径10英里的小行星，
造出一个10英里的伯纳尔球体。
这就是旋转棲息地优於行星的关键：
它们是空心的，
因此所需质量少得多。
如果我们设想需要30米（100英尺）厚的底层，
由水、岩石、土壤和钢或石墨烯等坚固外壳材料构成，
最终得到的球体直径约170英里（270公里），
而非10英里，
面积不再是之前的314平方英里，
而是87000平方英里（224000平方公里、5500万英亩）。
后者我们原始的伯纳尔球体大小相当於一个中等国家。
这更接近怀俄明州或俄勒冈州的面积，
而另一个10英里宽的伯纳尔球体，
只需要一颗直径数英里的小行星就能建造，
而且外壳还很厚。
辐射穿透量会比地球少得多，
100英尺的装甲和岩石防护性极强。
想摧毁这样的东西，
需要直接的核弹爆炸，
而且是大当量核弹，
不是低千吨级的。
正如我们在一些太空战爭中討论的，
在拥有严密点防御系统的目標附近，
你永远无法把核弹这样复杂的装置送到近处。
那些防御系统不会错过这么大的物体。
和往常一样，
目前从地球发射材料建造这些东西成本极高，
所以构想確实是从小行星获取资源，
甚至在小行星內部建造。
只是別以为我们会挖空一颗天然小行星来建造单个球体。
正如我提到的，
虽然伯纳尔描述的是一个直径10英里、无重力、
有点像空心玻璃球与光合细胞混合体的球体，
但奥尼尔討论的通常是更小的版本。
不过我也提到过，
变体数不胜数。
我们常展示的k1空间站是伯纳尔球体的近亲。
电视剧《巴比伦5號》中的空间站就是一个例子，
儘管你也会听到它被称作圆柱体，
视觉上兼具两者特徵。
在这方面，
我们可能很少见到纯粹的圆柱体或球体。
更重要的是，
你可能很少见到单个的棲息地。
如果只需要小型棲息地，
就选择环形或圆环，
正如我们之前在**斯坦福圆环**中討论的。
它能以较低的旋转速度提供所需重力，
且用料不多。
不过，
球体和圆柱体在单位居住面积的表面积与原材料消耗方面效率高得多，
所以当你建造大型社区时会选择它们。
而且你通常会发现，
將小型棲息地与各种专业结构组合起来更实用：
农业站、工业设施、低重力对接口、造船厂、太阳能收集器等等。
在这里，
你可以用一个球体把所有这些包裹起来，
帮助防止太空碎片撞击和泄漏，
並提供初步的辐射、陨石和攻击防护。
一个巨大的薄壳包裹所有设施，
它们仍在真空中漂浮，
但辐射更低，
也没有高速碎片穿行。
就像伯纳尔原始球体並非我们现在想像的那样——
內部零重力、空心加压、內部有更小设施——
未来人类的家园可能就是这样的球体：
一些加压、带旋转重力的小型设施，
漂浮在巨大的空心加压球体內。
无论如何，
在伯纳尔提出这一构想近一个世纪后，
它依然蓬勃发展，
涌现出许多新想法与改进方案。
我认为很有可能，
再过不到一个世纪，
我们就会开始建造它们或它们的同类。