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宇航员未来或通过意识控制太空飞船 星际飞船宛如一小城

 更新时间:2015-06-21 08:18

宇航员未来或通过意识控制太空飞船 星际飞船宛如一小城
 

英国科学家提出一种全新理念——宇航员通过意识控制太空飞船运行


据国外媒体报道,宇航员在太空零重力环境下,身穿厚重的宇航服在很大程度地限制宇航员的运动技能。目前,英国艾塞克斯大学计算机科学教授里卡尔多-波利带领一支研究小组首次提出一个全新概念——使用大脑-计算机界面(BCI)控制太空飞船。


  在实验中他们使用BCI系统模拟太空飞船操控,当然,他们简化了太空模拟环境。虽然太空环境应用BCI系统尚处于理论阶段,但科学家发现两个宇航员协同工作时具有较高的工作效率。


  实验中测试者戴着包含66个电极的帽状装置,这是一种非侵入方式获得大脑信号,波利能够读取测试者的脑电图信号。为了放大大脑信号,研究小组通过计算机在屏幕上产生特殊的视觉刺激,这将帮助测试者产生大脑信号,进而模拟宇宙飞船在太空中的状况。“宇宙飞船”在屏幕上是一个较大的圆圈,“太阳”是一个较大的白色球体,当飞船逐渐接近时这个白色球体就会变大。在圆圈周围的一组8个灰色圆点是宇宙飞船移动的光标,每个圆点代表不同的方向,这些圆点将以绿色或者红色随机点亮。


  为了实现飞船沿着特定方向飞行,宇航员测试者必须集中精力于这些圆点,识别圆点每次点亮时的颜色。对圆点色彩的专注将使大脑产生较强的脑电波信号。当测试者专注于飞船沿着正确轨道移动时,几台计算机将协同工作读取大脑信号并进行分析,实时呈现飞船的模拟飞行状况

 解析未来星际飞船太空社区 如一座小城镇

据国外媒体报道,来自伊卡洛斯人类星际航行工程的景观建筑师、城市概念规划专家史蒂夫?萨默福德(Steve Summerford)认为人类在前往另一个行星系统的航行途中,需要什么的星际飞船。萨默福德一直从事地外行星开拓以及星际载人飞行环境的研究工作。尽管进行星际航行的宇宙飞船所能提供的生存环境与地球上差异较大,但是科学家们试图尽可能地让宇航员体会到在地球上的感觉。

宇航员未来或通过意识控制太空飞船 星际飞船宛如一小城
 


研究人员设计的未来人类宇宙飞船


 


但目前为止还没有一艘宇宙飞船能将运载工具与宇航员完美地结合起来,相反,研究人员侧重于通过宇航员的经验积累探讨出可进行数个世纪宇宙航行后还具有可利用价值的设计,这些按当前最精密的工艺打造的工具可在未来被应用于建立一个遥远的太空殖民地,最多可容纳多达10000人的外星基地。本项研究提到了在1975年,由美国国家航空航天局的研究人员、斯坦福大学的学生联合开展的名为《空间殖民:一项设计研究》的课题。但近些四十年以来,科学家们基本都聚焦在宇宙飞船内部空间的合理分配以及飞船潜在运输效率的研究上。


现在我们所看到的许多关于恒星际旅行空间居住环境的构想设计,都体现出类似的特征,比如巨型宇宙飞船上的人们身着轻质金属或者特殊面料的服装在飞船内部飘动。目前,多个轨道空间站似乎在人类宇航飞行上积累了一些经验,比如美国国家航空航天局的天空实验室,俄罗斯的和平号轨道空间站,以及现在的国际空间站,都试图在模仿一些生存环境,其目的就是为了给未来的殖民者提供多种形式的“家的感觉”,而这些设计可能是徒劳的。


对于伊卡洛斯人类星际航行的设计人员而言,这些轨道空间站的人居环境是相对经济的,但是人类如果要进行数个世纪的恒星际旅行就要重新建立空间居住标准,要与地球上的建筑类似。可以在将大型宇宙飞船的内部空间打造成现今小区或者小城镇的生活模式。根据科学家对“空间居住区”的研究结果,认为每人需要大约50平方米的面积才能保持最低限度的舒适,如果是一个将近1万人的外星人类殖民基地,那么配套的生活设施总面积要求人均达到150平方米。


因此,如何分配宇宙飞船和外星基地的人居空间以及最小间距是未来人类拓展宇宙殖民地的一个重要基础研究。根据科学家们计算,为了使恒星际航行达到合理的人居环境,宇宙飞船需要有67万平方米的生活面积,其加压舱体积大约为1740万立方米,相当于三个帝国大厦的结构。在太空中航行要面对的最明显问题就是失重,在建造太空殖民地时这是最有利,也是最不利的因素。其明显的优势在于可以解决工程材料的重量问题、运输问题等,但是我们经过数十年的研究发现长期失重对人类的健康极为不利,因此我们需要人造重力场。


科学家认为可以通过建造一个巨型旋转式结构的宇宙飞船来产生人造重力场,利用离心力的原理可模拟出大约70%的地球引力。确切地说,通过垂直旋转轴我们可以感受到明显的重力作用,这里的面积大小就是进行星际航行的宇航员们生活居住的主要场所,为了能将此面积最大化,圆环是个理想的选择。从形状上看,球形面的重力场效率是极低的,而由多个环形圈构成的同心圆堆叠结构则更有效率。


另外,建设一艘恒星际宇宙飞船,需要突出模块化的设计理念。由许多个小型单元构成的大型宇宙飞船可允许未来的任务拓展,系统冗余设计等。在建造过程中,可在临时轨道上进行组装或者在拉格朗日点上进行装配,这样可使得建造过程更容易些和降低成本。内部的构造可模仿城市的设计,使用堆叠或者多层建筑,加强对垂直空间的利用。同时,也需要使用内空间进行植树、种植等农业活动,提供娱乐场所等。这支由科学家、材料工程师、城市规划师组成的研究小组,希望有一天可将这些设计理念赋予实施,打造出恒星际旅行的太空社区

 

未来太空飞船设计

在菲利普·迪克、威廉·吉布森、罗伯特·海因莱因等科幻作品大师笔下,未来造型新颖的太空飞船能够在其他行星、星系和空间之中自如穿梭。


  对未来交通运输工具的设计很大程度上取决于人们的想象力,但是一些梦想家、设计师赋予这些新颖科幻设计新的生命。目前,conceptships.org网站列举了一些设计奇特的太空飞船和其他新颖的运输交通工具,有深水勘探宝藏的水栖船、科幻版的巡洋舰、奇特的太空货船等。


宇航员未来或通过意识控制太空飞船 星际飞船宛如一小城
 


美国宇航局航天飞机发射场景


 


  尼古拉斯·布维尔对于太空旅行非常着迷,他从小在美国佛罗里达州卡纳维尔角长大,目前他是一位游戏设计师,曾设计了许多电脑游戏图画和书籍封面。如图所示,这是它所绘制的美国宇航局航天飞机发射场景。


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水栖船


 


  杰弗里·特利设计的水栖船则是考古学家探寻水底宝藏的最佳运输工具,这种水下交通工具可以潜入水下未曾抵达的勘测深度,查找遗失的史前古器物,并记录不同寻常的生命形式。


宇航员未来或通过意识控制太空飞船 星际飞船宛如一小城
 


空中轻型海盗船


 


  空中轻型海盗船,大卫·利维决定在早先的设计原型上进行改进,科幻版的空中轻型海盗船。利维是SteamBot设计工作室主管,他想像一艘太空船飞翔于未探测的宇宙区域,使用高级伪装技术可实现“隐形”,让这艘空中海盗船隐藏于敌人的视野范围。此外,其膨胀型机翼采用太阳能动力,朝着太阳的方向在空中可像船只一样航行。

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