站住!那个在土星环上奔跑的人!

生活

2017-07-29 11:02

本文由不存在日报(微信 ID:non-exist-FAA)原创,作者为刘洋,转载请联系邮箱 [email protected]

 

编者按:十几年前,一部名叫《暴力街区 13》的电影风靡世界,大卫 · 贝尔饰演的小混混脚蹬球鞋,在屋顶跳跃腾挪,成了全体叛逆青年的效仿对象,跑酷进入流行文化。

 

几百年后,未来的太空暴走族,如何在群星之间飞檐走壁?刘洋博士构想出一处极度危险而又极度浪漫的跑酷场所——土星环。贫民、强盗和探险家在此聚集,罪恶丛生,非法交易泛滥,太阳系内最美的风景线,成了臭名昭著的三不管地区。接下来,一场好戏即将上演。

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在空旷的宇宙背景之下,在近乎绝对零度的冷寂之中,独自一人在星空里前行,这是一幅糅合了残酷危机和异样美感的画面。这里说的 “前行”,并非指借助某种星际飞行器,或者便携式推进装置,而是真正意义上的借助双腿迈步前行。

这样的事情可能吗?以前的人们大概很难想象,但这样的画面自 24 世纪以来,已经越来越频繁地出现,甚至已经形成了一种新的太空跑酷亚文化。

空无一物的宇宙空间自然是无法借力前行的,人们活动的场所实际上是一类叫做 “行星环” 的特殊环境。

它本质上是众多环绕行星运行的小颗粒,通常行成像盘子一样的薄层形状,簇拥在行星的赤道上空的近圆形轨道上。

在太阳系的各大行星中,土星的行星环是最显眼的,早在 17 世纪就被伽利略发现了。那是一个围绕着土星的光环,早期曾被认为是一个固态的连续实体盘,后来的分光观测实验证实,那其实是由无数小颗粒组成的离散的物质系统。具体来说,土星环分为几个不同半径的环面,其中物质最密集也最明亮的当属 A 环和 B 环。人们在星环上的活动也大致集中在这两个环面上,而又以 B 环为最多。

B 环的半径大约在距离土星中心 9 万公里至 12 万公里之间,环面的厚度约为 10 米。其组成物质主要是冰粒和少数的岩石残骸,颗粒直径小至几厘米,大的有几米。从本质上来讲,这些颗粒都算是土星的卫星,有观点认为它们是一颗在土星引力作用下与土星的外围物质(也就是土星大气)相撞的冰壳卫星解离后形成的。

那么,在这样的星环上,真的可以徒步前行吗?

(在太空里跑酷,一脚踩空也挺要命,插画:老墨)

我们不妨来估算一下,在星环上的这些颗粒,分布的数密度(数密度,指单位体积内某种粒子或者物质的数量)是多少吧。如果颗粒分布太稀疏,行走起来当然就不方便了。以土星 B 环为例,其总质量估值范围为 0.7 到 2.5 亿亿吨,取中间值 1.6 亿亿吨进行计算。

假定其形成的环面是一个密度平均分布的标准圆环,带入之前我们提到的其半径和厚度的数据,我们可以计算出,在星环带中的一立方米内,带有 100 千克的物质。我们假设这些物质都是以直径为十厘米的冰晶颗粒的形式存在的(这个大小应该足以借力前进了),那么在一立方米的空间中就有 100 个这样的颗粒存在。

我们的估算到底对不对呢?根据一份 2016 年的研究报告,土星 B 环的平均面密度在 40 到 140 g/cm2 之间。取 10 米的星环厚度稍作换算,也就是每立方米有 40 到 140 千克的物质。这和我们的估算结果是一致的。

上面的简单计算告诉我们:

星环中的颗粒物质分布还是很密的,足以作行人踏足借力之用了。

当然,事实上土星环中的物质分布是不均匀的,其中还有着螺纹状或者辐条状的密堆区域,但无论如何,对一个经过训练的人来说,无动力地穿行其间,却并非是天方夜谭了。

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这项运动最早源于聚居在土星环上的星际海盗。在 23 世纪末,人们对土星的开发正如火如荼的进行着。每天都有无数的无人采矿飞船或者旅游客运飞艇穿越土星环,来往于土星与外界之间。随着时间的推移,一些贫民和失业者,逐渐聚居在了土星环中。他们无力负担在土星大气层中的那些大型悬浮聚落的房价,只好在土星环中,寻找现成的大型岩石颗粒搭建简陋的居所。

为了屏蔽宇宙射线的辐射,这些贫民窟通常建立在一个个直径为几百米的小型卫星之中。穿透几百米的岩石层,在卫星中部建立居住和活动的区域。他们利用这些岩石卫星在土星强大磁场中飞行时的电磁效应来获取电力和能源,并进行一些简单的工业生产。

然而,这里的环境如此恶劣,即使有无土栽培的技术也无法获取足够的食物和资源,因此他们慢慢打起了途径此处的众多飞船和人造卫星的主意,最终沦为了臭名昭著的星际海盗。由于土星环正好在土星的赤道上方,众多卫星和飞船的轨道都要经过土星环,而且其途径点也可以根据动力学方程很简单地推算出来,这些都为海盗们的掠夺行动创造了必不可少的条件。

然而,政府对于这些海盗们并没有太好的应对办法,警察和军队在抓捕他们的过程中也频频遇到难题。其中之一就来自于土星环那密集的物质颗粒。仅仅穿着一身最轻便的封闭式太空服,不用借助任何笨重的推进动力装置,海盗们便可以在星环物质组成的 “海洋” 中来去自如。

他们身手矫健地借助各种冰晶灵活地转向,让加速性能最优异的警用飞艇也无法跟上其轨迹;他们更能够瞬息间隐藏于那些长达几公里的 “密纹” 之中,令追踪者们无从追寻。

这些密纹是星环上的物质密度波(物质按照疏密相间的方式在空间中规则分布)的一部分,来源于附近的小卫星与星环物质的轨道共振效应。另外,一些细环还会如辫子一般纠结在一起,形成更加复杂的瘤状或者团状的空间结构。这些都构成了海盗们的地利优势,让他们一次又一次地逃脱警方的追捕。

(图片来自:yokohama-mobilepla.jp

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直到 24 世纪中叶,随着社会经济总体结构的改善,星际海盗这一群体才最终消失在历史的长河中。然而,踏着他们曾经的足迹,无数极限运动的爱好者开始行走在了星环之中,并逐渐发展出了星际跑酷的概念。

人们在大小不一的星际尘埃中辗转腾挪,尽情享受融入在无垠宇宙中的宁静与自由。跑酷者们穿着轻便的防辐射宇航服,从 B 环外缘的卡西尼缝出发,在土星引力的拉拽下,向着内环轻盈地跳跃而去。这个过程并不费力,只是需要在适当的时候借助冰晶颗粒缓冲一下自己的线速度,并及时调整运动方向罢了。

当然,危险仍然存在,而且还极其致命。他们需要随时维持在星环所在的平面上,以免让自己失去借力之物,成为真空中的一粒浮尘。同时,尽管大部分颗粒之间没有相对运动,但偶尔还是有外部的卫星对环内物质产生扰动,从而让其中的颗粒发生碰撞、凝聚或是溅射。跑酷者需要随时注意周围的情况,提防那些有可能对自己造成威胁的颗粒物。

另外,偶尔会有尘粒流从土星高速喷出,对跑酷者带来巨大的冲击。它们都是些在太阳风的作用下带正电的尘粒,大小不过几十纳米,在土星磁场下以每秒一百公里的速度喷射而出。尽管防辐射的太空服会阻挡大部分带电粒子的侵袭,但在大规模尘埃流下仍然会对人体造成损伤。

从 B 环外侧行走至内侧需要花费数月的时间,这期间会途径许多不稳定的区域,风险很大,因此一般玩家都会选择一些比较稳定的区域进行短途的活动。然而有一类职业的探险者却迎难而上,执着的挑战横跨 B 环的壮举。

在 24 世纪六十年代,一位海盗的后裔第一次成功地横跨了 B 环,耗时三个多月。这三个月,他没有依靠任何外部的动力装置,吃的是随身携带的压缩食品,饮水则通过融化星环上的冰晶颗粒来取得。这之后,又陆续有数十人达成了这项成就,时间也缩短到了一个月。

最近一段时期,有人提出了一项更为艰难的挑战,那就是沿着 B 环前进一圈,完成徒步环绕土星的旅程。这可比横跨 B 环艰难多了,其需要完成的路程约是后者的三十倍。即使一切顺利,也至少需要数年的时间才能完成。而且,这一路上的生存物资——比如食物——该如何携带,也是一个极大的问题。因此,虽然有很多探险家做过此项尝试,但至今仍然没有人完成这个挑战。

虽然很微弱,但人类在星环上的活动仍然对星环产生了一定的影响。一些物质颗粒受到扰动,脱离了星环。这种迹象引起了一些环保人士的警觉。在他们的建议之下,政府开始对星环采取了一定的保护措施,主要的一点,就是在 B 环的附近引入了一些 “牧羊犬卫星”。这些卫星运行在星环的内外两侧,它们构成的引力对组成 B 环的颗粒产生影响,限制了它们的活动,以免让它们从 B 环中向内外两个方向扩散。

(牧羊犬卫星,土星星环的维稳卫士,插画:老墨)

事实上,“牧羊犬卫星” 并不是人类的发明,土星的 F 光环本来就有自带的 “牧羊犬卫星”,正是它们维持了 F 环的稳定存在。这些卫星像牧羊犬看守羊群一样,看到哪只羊离队了就会马上将其轰回羊群——这便是其名字的由来。

4

除了跑酷者和探险家,还有一些另外的人也长期在星环中出没。他们有的是科研人员,在修建于星环中的零重力实验室里学习工作,探索真理;有的是修行者,他们不像跑酷者那样在尘粒间奔跑,而是寄身于某个星际尘埃,随之静静地漂流,希望自己能在广袤的宇宙中领悟无上的大道。

另外还有一些人的目的就堪可玩味了:他们是寻宝者。据说,在众多的星环尘埃中,隐藏着无数海盗留下来的宝藏他们有的甚至还携带着不知道从哪里流出的寻宝图,上面画着密密麻麻的星际尘埃和故作高深的标记。这些寻宝者冒着巨大的风险,在无数星际尘埃中苦苦寻觅着那虚无缥缈的财宝。

从来没有人找到过海盗的宝藏。或许根本就没有什么宝藏,又或者,它仍然被封在某颗冰晶的中央,静静地等待着某个幸运儿的到来。

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