低重力、缺氧氣,人類該如何設計火星殖民城市?
火星生活會面臨的眾多挑戰無疑會重寫城市設計的一些規則,但通過重新定義我們與自然以及與我們與自己的互動方式,太空移民為重塑地球都市生活也提供了一個更大的機會,本文作者是來自哥倫比亞大學地球研究所(The Earth Institute)的 Sarah Fecht。

1969 年,尼爾·阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林在登陸月球時,乘坐的是一個相當于雙人帳篷大小的飛行器。著陸倉沒有可辨識出的衛生間,也沒有隱私可言,但這些都不重要,因為阿姆斯特朗和奧爾德林的此次月球之旅只是“一日游”。現在,人類再一次嘗試突破地球大氣層的束縛進入外太空,但現在的目標已經發生了變化:我們想去月球和火星,并不僅僅是為了立下一面旗幟,留下一些足跡就返程,而是要在那留下。
對于一些人來說,由于去火星定居挑戰和機遇并存,所以他們認為人類想去火星定居的想法其實很好理解。穿越浩瀚的海洋,攀登最高的山峰,去往最極端的環境之中,這種探索精神能夠激勵世世代代的地球人采取行動,從而取得意想不到的科學和經濟學成果。登陸到火星并為人類創建一個新的落腳點能夠進一步打破技術、人類心智和設計的極限,并且有可能讓我們懂得如何在地球上更好地生活。
到地球之外的空間居住能夠讓我們有機會去嘗試新的社會和環境體系,其中必然會吸取我們在地球所汲取的一些經驗和教訓。“火星城市設計”大賽的創辦者 Vera Mulyani 自己也是一名建筑師,他曾這樣說道:“如果你想去火星,那你是想去生活,開心的生活,并且想比在地球生活的更好。那就讓我們為人類設計一個更好的居住地吧。”
Justin Hollander 是美國著名大學塔弗茨大學城市規劃專業的教授,同時也是“火星一號”機構(Mars One:征集 24 位地球人到 2035 年去往火星建立永久殖民地)的一名顧問。他也表示,(像火星這樣的)一個白板空間讓我們有機會去優先創建城市化的一些良好要素,例如公共空間,而不再是事后才想起去添加。
無論是危險性環境所帶來的挑戰,還是低重力所帶來的自由感,都會成為重寫設計規則的影響因素。但是,通過重新定義我們與自然以及與我們與自己的互動方式,太空移民為重塑都市生活本身提供了一個更大的機會,從更廣泛的角度來看,對于重塑公共空間以及使用這些公共空間的公眾也提供了一個更大機會。由此產生的影響可能不僅僅是面向火星,也是面向我們自己的地球生態環境。
不難理解,自然也有一些人認為我們不應該移民到其他星球。盡管埃隆·馬斯克堅信我們必須在火星上建立一個殖民地,以確保人類的未來不會由于小行星撞擊或者是氣候方面的災難而終結,但沒人能夠保證人類可以在火星上長期生存下去。火星上的低重力環境會削弱我們的骨骼、心臟和免疫系統,土壤有毒,大氣成分主要是二氧化碳,人類無法呼吸。人類可以在這種微重力的環境中繁衍后代嗎?沒有人知道這個問題的答案。除此之外,我們向火星發射運送的每一批物資,都將耗資數億美元。要知道,建造圍繞地球運行的國際空間站耗資高達 1500 億美元。許多人認為最好將移民火星的錢花在拯救我們現有的地球身上。
除了上述所提到的這些生理和經濟障礙之外,要想對其他星球實現殖民化也將涉及到一系列的其它試驗。空間建筑師 Brent Sherwood 在他的《走出這個世界:空間建筑的新領域》(Out of This World: The New Field of Space Architecture)一書中這樣寫道:“遠離地球,住在一個處處受限的人造環境中,將會對我們的心理健康帶來全新的挑戰。”也正是因為如此,如果我們選擇面對離開地球生活所帶來的嚴峻挑戰和風險,那么對于建筑師和設計師而言,他們就需要思考怎樣才能讓太空飛船和新的棲息地不僅能滿足生存目的,而且能夠達到宜居的要求,這一點至關重要。未來,宇航員將需要公共場所來放松、社交和聚會,以保持健康的頭腦和健康的社交狀態。公共(以及私人)空間將在實現一個正常運轉的火星社會,甚至未來有一天可能是理想的火星烏托邦社會中發揮重要作用。
但是,即便火星烏托邦社會未來能夠實現,也不是一朝一夕之功。就目前而言,地球上最優秀、最聰明的人仍在研究該如何才能滿足我們在太空的基本需求,例如氧氣、水和食物等。
第一批到火星的旅客可能會以四人一組的方式“啟航”,身處連接到一起的大金屬罐內,外部的太陽能電池板像帆一樣伸展開來。每艘太空船的大小大約相當于一個兩居室的小房子,聽上去似乎很寬敞,但要知道里面需要容納他們為實現定居使命所需的很多物資和科學設備。Deep Space Ecology 建筑設計師Tristan Bassingthwaighte 表示,為了實現理想的火星社會,“我們必須弄清楚如何來建造這些東西才能保持人們的幸福狀態,才能讓他們一直發揮出自己的生產力。如果你整個團隊精神失常,那就無法實現定居使命,任務失敗,就像撞上了火星一樣。”
月球及火星殖民地設計預測
一旦我們離開地球,人類的文化、技術甚至生物反應會如何變化,我們不得不知,但我們可以對最初所需的一些設計要素進行預測。
人類在火星或月球上的第一批棲息地外形可能與那些四人飛船相似:空間小而狹窄,社交生活圍繞著一張餐桌展開。要想實現長期停留,這些藥丸或者說圓頂形鋁罐和重啟結構需要覆蓋一層厚厚的巖石和泥土,以保護艙內成員免受深空輻射以及極端溫度變化的影響。
在星際探索的早年階段,私人空間可能會像公共空間一樣需要格外的關注。從 2015 年 8 月開始,Bassingthwaighte 和另外五個人花了一年的時間在夏威夷合作建成了一個火星模擬棲息地 HI-SEAS。他們將這一棲息地設計成盡可能開放的狀態,以對抗準宇航員可能產生的封閉感,但與此同時也就意味著,無論你身處棲息地內部的哪一位置,別人都能從其他任何地方看到或聽到你的動靜。“實際上,我們根本就沒有足夠的私人空間,” Bassingthwaighte 說道,“一段時間以后,這讓我們感受到了一種更大的壓力。很難找到一個讓你可以完全放松,卸下所有心理防備的地方……這種持續性的壓力肯定會不斷惡化,或者造成誤會。”
Bassingthwaighte 在當時還只是一名建筑系學生,他在博士論文中探討了應該如何改進這一火星模擬棲息地設計的問題。他建議保留原有的大型、開放式公共休息空間,但可以將其改造成相對較小、更私密的空間,這樣該區域就可以用于進行足球練習或者是電影之夜等活動,或者也可以提供私人空間供人們繪畫或閱讀。由于火星長期住宅需要被埋在地面下方幾英尺的位置,所以 Bassingthwaight 提議采用虛擬現實技術來幫助人們擺脫封閉感,并且通過 CoeLux 人造天窗來“完美復制自然藍天和陽光的外觀和感覺,會騙過你的眼睛,讓你感覺在玻璃外面就真的是藍天和陽光。”
馬斯克創立的 SpaceX 希望能在未來幾十年或者幾個世紀之后,能將大量的人類成群結隊地送往火星居住。SpaceX 并未公布其大型火星移民飛船的內部細節,我們只知道有著大大的窗戶和柔和的白色內飾。但是,如果真像馬斯克設想的那樣,這艘飛船一次可容納 100 人,那這顯然需要大型的集聚空間。這些火星移民者就像是軍事航空母艦上的士兵一樣,可能會在健身房或咖啡館等公共場所來消磨時間。

但是在塔弗茨大學城市規劃專業教授 Hollander 看來,自《2011:奧德賽火星漫游》(2001: A Space Odyssey to The Martian)一書出版以來,到處都在宣傳的這種柔和的白色、“未來主義”風格飛船內飾對于經歷長達數年旅程的乘客來說可以說沒有一丁點正面效果。他表示:“任何東西看上去都讓你想到它們是由機械制造的,沒有細節,一點也不復雜,而這些其實才是我們真正想要的感覺。”有一些會采用像木質飾面和織物等天然材料,“來營造一種更強烈的家庭感,因為視覺和觸覺所接收的刺激如果太過單調,會導致一些潛在的心理問題。”
隨著火星基地的發展,人類將建立起更加永久性的移民地,公共集聚空間也將變得更加重要。Jason Crusan 是美國國家航空航天局先進探索系統部門的主管,他推測火星移民可能會生活在獨立的棲息艙中,同時又聚集在一個通用的區域以內,類似于拖車公園一樣。定居之后的新建筑將采用火星上的玻璃或混凝土,利用 3D 打印技術打造磚石建筑,創建更大的集聚空間,將不斷增長的火星人口聚集到一起。這樣就可以保持社區意識,共同做出影響整個團隊的決策。這些地區無疑將成為奠定火星文明根基的集聚空間所在。如果它們能夠實現穩定、自給自足的狀態,那隨著時間的推移,肯定會吸引更多的探險者、企業家和自由思想家。
由此產生的人口爆炸式增長可能會成為實現理想烏托邦社會的挑戰,或者至少會讓我們思考我們想在火星實現的到底是哪一種的烏托邦?《外層空間條約》于 1966 年起草,并在一年后被聯合國通過。據該條約內容顯示,所有的外層空間都是公共空間,或者更確切地說,所有的公共空間就像是公共物品一樣,不能“通過使用、占用或者其他方式來占有主權”。然而,無論是在政府公共太空計劃中,還是像SpaceX 這樣的私人企業太空計劃所描繪出的眾多太空殖民場景中,其它星球總是被看作是一種潛在的經濟利益場所,主要是通過提取外星球資源來實現經濟利益。隨著我們的經濟利益與我們一起遷移到其它世界,對于這些外星球資源,我們又該如何轉變現有的所有制結構呢?
也許在人類到達火星之前,月球上的人類定居點由于更臨近地球,會更快也更方便發展成為一個經濟中心。這些月球上的定居點基本上會采用與火星基地相同的基礎設施,最開始可能會作為一個研究前哨基地,之后發展為開采氦-3 (He-3:一種可以形成聚變反應堆的同位素,可以分解成氫氣和氧氣,又稱火箭推進劑)的工業型城鎮。像歐洲航天局局長 Johann-Dietrich Woerner 和美國聯邦航空管理局商業太空運輸辦公室主任 George Nield 這樣的人物都認為這些基地將發展成為一個地外星際市場,也許會將月球轉變為一個熙熙攘攘的天然氣倉庫,火星飛船在繼續漫長的旅程之前可以先來這里加滿燃料。
如果月球工業真的開始騰飛,那月球上的工作人員以及他們的家人就需要建造公寓、辦公室、農場和禮堂來形成一個功能齊備、良好運轉的社會。Sherwood 認為這些設施的完備會吸引更多的月球游客,這樣又會帶來進一步的發展,包括劇院、游泳池、餐廳、酒店、酒吧以及用于低重力運動的體育場等在內的建筑場所將越來越多的出現。
有些人甚至想在月球上建立公園,以保護阿波羅 11 號登陸點等具有紀念意義的場所。雖然未來的月球游客只能身穿宇航服來觀看這一景象,并且與同伴的交流只能通過頭盔上配置的無線電設備進行,但按照《外層空間條約》中所規定的標準來看,這種“超國家層面的公園”可能最能展現將外層空間作為共同財富、為全人類所享用的這一崇高理想。對于這些具有重要文化意義的區域進行管理可能也會為地球上的環境和文物保護工作帶來啟發和借鑒,尤其是地球公共土地現在正日益受到私有化的威脅。

雖然在火星上有許多開闊的場所,但真正用于每日活動的公共場所都是室內場所,并且在可預見的未來,這些室內場所也不會讓人們想象的那樣開闊。Crusan 表示:“要想在火星建造大型建筑物和穹頂城市,我認為在我這一生中是看不到了。” Sherwood 指出,令人感到遺憾的一點是,我們在有關月球移民的科幻漫畫中所見到的那種雄偉壯觀的穹頂城市,可能會將人活活烤死,因為月球地表溫度能夠達到近 250 華氏度(121 攝氏度)。火星上的穹頂城市設計可能沒月球上這么恐怖,白天最高溫可達 70 華氏度(21 攝氏度),但搭建穹頂的玻璃無法提供很好的防輻射保護。不幸的是,對于人類來說,外星環境地球化工程(人為改變天體表面環境,使其氣候、溫度、生態類似地球環境的行星工程)可能需要數千年的時間才能實現火星空氣與地球環境的類似。
雖然火星人需要溫室來種植食物,但在火星棲息地中,至少在一段時間內,無論是創建休閑用室內公園還是對公共場所進行綠化其實都不實際,因為很難去調節這些區域的水分和氧氣含量。當然,還有其他方法可以讓火星棲息地看上去更自然一些。Bassingthwaighte 建議將溫室設置在集聚場所旁邊,中間用透明玻璃隔開。這樣,從公共集聚空間就能看到溫室內部的糧食作物,營造自然環境所能提供的那種放松性刺激,同時在各個分離的空間內都保持理想的空氣質量。Hollander 建議除此之外還可以采用不規則碎片形圖案、曲線、有趣的紋理、綠色以及人類自然的聲音和氣味等設計元素。
雖然這些室內公共區域與我們之前所建造的任何場所都將大不相同,Sherwood 仍然建議從人類歷史設計中尋找靈感。羅馬的室外空間基本都是用于公共儀式的一些封閉性“房間”,這足以證明內部都市主義設計“可以是宏偉而富有戲劇性的,并且可以提升公民的生活質量”。他指出,中世紀和哥特式建筑表明,“我們可以謹慎地使用那些珍貴,同時也具有一定危險性的外部視圖,又能保證在精神上和情感上都具有激勵性效果。”伊斯蘭風格庭院將大自然帶入家庭的中心,現代購物商場也會提供一個通風的室內空間,用于娛樂、鍛煉和社交。
地球上的這些設計靈感能夠為我們提供許多實用的借鑒,而由于各種設計形式呈現出多樣性,這就要求我們對外層空間公共生活的本質進行推測。畢竟,古羅馬的內部都市主義和現代的購物商場面向的是不同類型的公眾。公民身份、消費主義、傳統家庭結構或親屬關系對于這些移民到外星球的公眾有多大的決定意義呢?他們與外部力量(例如遙遠的地球)是相互依賴還是各自獨立的關系呢?如果火星是一塊白板,那空間建筑師和設計師自然是傾向于根據他們自己對這些問題的解釋(或假設)來進行規劃和設計。而對于這些問題,移民群體本身可能也持有不同的態度,其中有一些可能會達成一致,也有一些會相互沖突。月球或是火星殖民地的建筑環境將包括一些用于談判的空間,其實體設計將會影響談判的參數,在排除一些可能性的同時會打開其它可能性的大門。無論是對于太空旅行或殖民化的公眾愿景還是私人愿景來說,尊重這種關系的復雜性都是一個至關重要的組成部分,尤其是向深空擴展的勢頭不斷增長的情況下。
歐洲航天局希望創建一個由研究人員、礦工、企業家和游客組成的“月亮村”。美國航空航天局打算走的更遠,到 21 世紀 30 年代中期將宇航員送到火星,往返旅程總共需要兩到三年的時間。私人企業在載人火星飛行方面可能會走到 NASA 的前頭:Mars One 希望能夠派遣一支由四名探險隊員組成的團隊單程去往火星,在那里創建永久的居住地。SpaceX 則希望在 21 世紀 20 年代中期能將第一批移民送往火星,為創建移民地奠定基礎,而這一移民地在未來幾十年時間內可能發展壯大,最終能容納 100 萬人,至少馬斯克是這么想的。
無論誰先到達火星,他們都需要一個用于互動以及工作的公共空間。隨著時間的推移,這些公共空間可能會成為地方政府的駐地,也可能會成為舉辦婚禮、進行政治討論、嘉年華、電影院、葬禮或者聚會的場所。
隨著社會的發展,火星人實現自給自足的狀態,他們將需要創建自己的體系來處理問題,進行管理。他們會形成自己的傳統、獨特的笑話和習語。這些文化轉型最有可能來源于所有人都聚集到一起的那個公共空間。
最終,隨著文化的發展,我們可以想象得到,這些移民人群甚至可能開始感覺自己的興趣和價值觀與地球人有了很大的分歧。過往的無數歷史事件也表明,這些殖民者最終會宣布獨立于人類規則形式之外。我們也能想象得到,公共場所可能會成為火星革命種子生根發芽的花園。
對于地球人來說,幸運的是,無論是文化還是科學上的地外創新,都不會僅僅用于地外環境。學會怎樣用 3D 技術打印當地材料來搭建房屋、如何在零廢棄物的環境中依靠可再生能源生活以及如何設計包容性城市,這些技能可以幫助生活在任何星球上的人類,也能幫助那些被迫與我們互動的其他生命形式。
實際上,實現對其他世界的殖民可能有助于我們拯救現在生存的星球—地球。貧瘠的火星陸地表面恰恰提醒著一些無意識的人類活動對于地球損壞的極端:氣候變化、土地退化和荒漠化。為解決火星居住問題所做的一些科學努力,無論最終成功與否,都能為扭轉地球的受損和退化提供一些寶貴的借鑒,或者至少可以緩和它們對人類社會的最壞影響。
也許廣泛太空殖民的想法會迫使我們重新審視《外層空間條約》及其烏托邦理想社會。如果月球或火星“成為全人類的一個大型行政區”,那地球是不是也會變成這樣呢?隨著這些問題變得越來越具體,如何去回答這些問題將對所有星球上的公眾以及他們所共同擁有的所有空間產生重大的影響。
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