太空旅行指南

当你离开绕地轨道或绕月轨道前往更遥远的天体时，你将踏上一段史诗般的旅程，但离开轨道的加速度远比离开地球的加速度要小得多。

正如第2章所说，你很可能沿着修正后的霍曼转移轨道向外飞，这是一条既节约能源又相对快捷的路线。即便如此，我们这里说的也都是长达几个月的飞行，所以我们有必要谈谈怎样充分利用这段时间。

在长途太空旅行中，我们将进行各种日常活动，其中许多活动在前文介绍过，包括：

✦ 吃饭。

✦ 锻炼。

✦ 使用液体化妆品、梳头、剪发。

✦ 上洗手间。

✦ 复习飞行程序，完成日常和应急演练。

✦ 与地球上的家人和朋友交流。

✦ 发微博和朋友圈。

✦ 记日志。

✦ 上课。授课人可以是同行的人，也可以是地球上的人。

✦ 研究你的专业领域或者你感兴趣的领域。

✦ 及时了解地球上的消息。

✦ 参加地球上的工作（如果你愿意）。

✦ 性行为。

✦ 工作。

✦ 社交。

有的活动值得多说几句。与朋友和家人的交流会很有乐趣，不管是听到家里的好消息，还是远程与家人互动，这些都让人感到开心。时至今日，你已经可以用网络电话或其他方式与家人视频通话。然而，由于所有电磁波都是以同一个有限的速度^[18]传播，所以你离地球越远，信号传播的时间就越长。例如，地月之间的单向信号传播只需要1秒钟，但如果你在地球的一颗特洛伊小行星上（位于地球的拉格朗日点），那你得等上9分钟才能收到地球的一条回复。在“嗨！你好吗”和“我很好，但猫病了”两句话之间，你甚至有时间喝一杯咖啡。

地球与火星（或它的卫星）之间的信号传播耗时与两者的相对距离有关。单向信号传播最短用时大约3分钟，这时两者位于太阳的同一侧且距离最近。单向信号传播最长用时22分15秒，这时它们分居太阳的两侧。这样的时间延迟可能会催生一种新的交流方式：通信双方各自开启一条单独的故事线，从而把等待的时间减半。

地球上将会有几百万人希望与你进行交流，你甚至可以为他们开办一个收费的远程学习班。反过来说，如果你有一直想学但没时间学的科目，那你可要抓住这次千载难逢的机会。不管是给人讲课还是自己听课，都是为了愉快地度过那漫漫长路。我们在前文提到过，潜艇兵、执行长期任务的宇航员，还有其他在孤立环境里生活过的人，他们的经历都表明，如果一个人发自内心地相信自己正在做有意义的事情，那么他对那段经历的感受会大大改善。因此，在出发之前，太空旅行公司会跟你一起制定一个丰富且充实的日程安排。

这就引出了飞船上的昼夜循环问题。我们的生活是有规律的，正如第7章及其后的章节提到的，人类经过进化已经形成了24小时的睡眠和唤醒周期。因此，跟轨道空间站一样，飞船里的照明、温度和声音也会以24小时为一个循环，这样你的昼夜节律才会保持正常。

我们曾经做过一些实验，目的是研究宇航员感到最舒服的一周应该有几天。例如，美国国家航空航天局曾尝试让宇航员生活在10天为一周的环境里，工作8天，休息2天，但宇航员并不喜欢。因此，你的飞船将会与地球一样，也是每周7天，其中5~6天集中从事有建设性的活动，1~2天主要进行娱乐活动。

想要享受长途旅行，娱乐只是需要考虑的冰山一角。正如我们在第8章谈到的，孤立环境下的群体往往容易形成排外的小圈子。群体动态问题对消遣娱乐以及太空旅行的方方面面都极其重要。事实上，在如此漫长的旅途中，找事情做并为之感到自豪不是你们的头等大事，保持和睦才是。

太空飞行期间，你可以并且也应该与同行的人进行娱乐活动。此外，各种在线游戏等活动也可以帮助你消磨时光。

我们需要特别注意不同类型天体的化学组成。让我们回想第1章的内容。小行星主要由岩石和金属组成，彗星主要是岩石和冰，火卫一和火卫二貌似是被火星捕获的小行星，所以它们的主要成分可能也是岩石和金属。再回想一下，彗星在接近太阳时会释放大量的冰和岩石碎片，它们大部分被吹向背离太阳的方向，形成彗尾。对于飞离太阳的彗星来说，进入它的尘埃尾将会十分危险，因为其中的物体可能会撞坏航天器。来自外太阳系的彗星在接近太阳时，加热程度相对较低，不那么活跃。因此，在不远的将来，它们将成为太空旅行者的目的地。

由于此类彗星的运行轨道十分复杂，所以你可能是第一批到达它们的太空旅行者。作为一个天体的首批游客，你会像找到了一座失落已久的古墓或者当选总统那样志得意满。看着目的地在监控屏幕上越来越大，这种经历就像我在写这本书时首次看到冥王星的细节时^[20]那样令人难忘。你会把图像传回地球，但你却是身临其境！

进入绕彗星的轨道后，你将可以看到它的每个部分。2014年9月10日，“罗塞塔”探测器被送入绕67P/楚留莫夫–格拉希门克彗星的轨道，当时它正在飞向太阳。这使我们能够看到它的全貌。此外，当你在轨道上安全运行时，你可以离开航天器并且登陆。如果目标天体的自转速度很快，那可能会有些难度，但登陆此类天体完全在我们的技术能力范围内。对于所有小行星、彗星和火星的卫星来说，它们的质量极小，所以登陆后你将几乎完全没有体重。例如，站在火卫一表面上，你的体重只有地球体重的1/2 000多一点点。我在那儿的体重大约会是50克。

在几乎所有这些目标天体上，你都可以做一件有趣的事：跳起来，然后飘走。尽管它们的万有引力会不断把你拉回来，但如果你的弹跳速度够大的话（超过那个世界的逃逸速度），你就会一去不复返。但是不要害怕！你将被一条足够长的绳索安全地系在目标天体上。你就可劲儿跳吧。

在低重力世界里行走将是一项挑战，所以我们会在那里铺设一个水平缆绳网络，这样你就能扶着缆绳走遍每一个角落。谁知道你会有什么发现呢？跟在月球上一样，你得做好落一身灰的准备，因为静电会使尘埃附着在你的宇航服上。你可以把岩石和灰尘当作纪念品带回家。

如果你的目的地是一颗彗星，那么你可能会遇到从它内部喷射出来的气流。我们之前谈到过，这些气流很危险，因为其中可能夹带着小块碎片。虽然危险，但这个景象还是值得一看。如果太空旅行公司给你们备了塑料膜，那你可以把塑料膜盖在气流上，收集喷射出来的气体和稍大的碎片作为样本。请注意，你不会听到这些气流发出声音，因为所有这些天体——彗星、小行星和火星的卫星——基本没有大气可以传播声音。即便是彗星的彗发，空气也极其稀薄。

火星的卫星

访问火星的卫星将使我们从另一个有趣的视角来观察火星。正如月球绕着地球转，火卫一和火卫二围绕着火星与火星同步转动。就像我们在本章前面所讨论的，这意味着它们的自转速度与公转速度相同，所以对两颗卫星来说，面向火星的永远都是同一面。要想充分利用登陆后的时间，你将会在它们面向火星的那一面登陆（两颗卫星你都会去）。这可以让你有足够的时间来观察火星，同时探索卫星表面。它们绕火星运行的速度很快，所以你在卫星上逗留期间能够看到几乎整个火星的模样。

火卫一和火卫二的运行轨道与月球的运行轨道差别很大。它们与火星的距离比月球与地球之间的距离近很多倍。火卫一距火星表面大约6000千米，火卫二大约20 000千米，而地月之前的平均距离是384 000千米。因此，与从月球上看地球相比，从两颗卫星看去，火星占据天空的面积要大得多。具体来说，从月球上看，地球圆盘在天空中的跨度为2°，而从火卫一和火卫二上看，火星的跨度分别约为43°和16.5°。相比之下，从地球上看，月球在天空中的跨度仅为0.5°。

两颗卫星相比，火卫一的体积更大，受到的撞击更严重。最大的陨坑是位于火卫一正面的斯蒂克妮坑，直径是火卫一的一半，是火卫一之旅必去的景点（见图2.4）。两颗卫星都是在1877年由天文学家阿萨夫·霍尔（Asaph Hall，1829—1907）发现的，这个最大的陨坑的名字正是取自他的妻子安吉莉娜·斯蒂克妮·霍尔（Angeline Stickney Hall，1830—1892）。这次成坑撞击差一点毁掉了火卫一。若是当初真的被撞散了，那么它的一部分会被吹到火星上，还有一部分会永远飞出轨道，而剩余部分会在火星周围形成一个环。环里的碎片会相互吸引，聚集起来，直到最后形成一颗体积较小的新卫星。

其实，你还能够游览火卫一上岩石已经开始崩离的地区。除了陨坑外，火卫一表面的大部分地区还有平行的峡谷（valley）或沟槽（groove）。最初我们认为，它们是与斯蒂克妮坑一起由撞击形成的，但最近的说法是，其成因是火卫一在向火星逐渐跌落时产生的内部应变^[21]。正如月球引力使地球出现潮汐现象，火卫一也会使火星陆地周期性起伏。火卫一绕火星运动得如此之快，以至于火星陆潮反过来拉拽它，使它失去能量，进而逐渐向火星跌落。

在目前这个距离上，火星对火卫一正面的引力显著大于火星对其背面的引力。这种被称作潮汐效应的引力差正在撕裂火卫一。有人认为，这些平行的峡谷就是证据。

火卫二（见图2.4）遭到的撞击少一些，其表面也没有类似斯蒂克妮坑那样的地形。两颗卫星都有大量表土，但我们不知道土层有多深。

如果经过练习（或者使用一个特别设计的弹簧发射器），再准备好一根足够长的绳索，你就可以跳到几百米甚至几千米的高空，然后在火卫二引力的作用下停住，最后落回去（在地球上，我们才跳起来几厘米，地球重力就会迫使我们停止上升）。即使从几百米或几千米的高度向这两颗卫星跌落，你也会极其轻缓地落地，速度跟你的初始起跳速度一样。

就像在其他遥远天体上一样，你值得花时间和精力去收集岩石和表土带回家。

我们现有的技术允许我们访问本节讨论的任何一个天体。说到火星的卫星，你自然会问一个问题：“既然我要去火星的卫星，为什么不干脆去火星看看呢？”简单来说：如果你肯花钱，你就能去，但增加的费用会相当可观。我们在第2章解释过，原因有两个。第一，登陆火星是非常困难的。火星的引力比月球和其他任何你能到访的天体都要大，加之火星大气层极为稀薄，我们需要昂贵的技术才能让人类安全登陆。第二，登陆器降落在火星表面之后必须能够正常工作，这样至少登陆器的一部分能够返回轨道，而将航天器技术发展到这种水平非常困难。但反过来说，如果你已经支付了火星往返游的费用，那么你再多花一点点钱就可以去火星的卫星了。