正文 第259章 旋转栖息地
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而班克斯环的核心优势，就是能高度还原地球的生存环境，既然一个这样的结构，居住面积就已经是地球的数百倍，不如直接在旁边再建一个细长的班克斯环，而非一味扩大单个结构的宽度。
建造班克斯环的最大问题，依然是材料的应力承受能力。
没有任何一种材料，即便是石墨烯，能承受如此巨大的应力而不被撕裂，事实上，任何分子构成的材料都无法做到这一点。
理论上，像中子星物质这类依靠强核力（将原子核束缚在一起的力）结合的奇异材料，或许能满足要求，但在科幻作品中，解决这一问题的常用方式，往往是借助力场这种设定来一笔带过。
而另一个更知名、出现时间更早、规模也更大的设计，是拉里??尼文提出的环形世界。
环形世界的直径，几乎是班克斯环的100倍，它能完整地环绕一颗恒星。
建造环形世界，需要比班克斯环更坚固的材料，而且由于它始终朝向太阳，必须在其外侧设置遮阳板，这些遮阳板以特定的间距和速度绕恒星运行，以此模拟出24小时的昼夜循环。
不过这种设计的昼夜交替会非常急促，从正午直接过渡到午夜，但我们可以将遮阳板的边缘设计成半透明的，尤其是让红光可以透过，以此模拟黎明和黄昏的效果。
班克斯环则不存在这个问题，它能自然实现昼夜交替，并有正常的黎明和黄昏，这也是尽管班克斯环的概念出现得更晚、规模更小，却依然备受青睐的原因之一。
和毕肖普环一样，环形世界也需要气墙来锁住大气层，其宽度也可以任意设定，但通常认为其居住面积至少相当于一百万个地球，甚至更多。
环形世界还存在稳定性问题，而且它的旋转速度接近光速的05，这意味着必须格外警惕陨石撞击带来的危害。
但实事求是地说，既然人类有能力建造出这样的结构，这些问题其实都算不上什么大难题，就像在航空母舰上，担心厨房的电源插座不够用一样——虽然确实是个问题，但和让十万吨钢铁漂浮在水面上的浩大工程相比，根本不值一提。
班克斯环有一个环形世界无需担心的问题，那就是潮汐力。
由于班克斯环的规模极大，靠近太阳的部分所受到的引力，会大于远离太阳的部分，这就会产生潮汐力。
但这并非完全是坏事，因为潮汐力能让班克斯环产生潮汐现象——而其他旋转栖息地，除非通过额外的装置强行模拟，比如在栖息地中设置附属水箱，按照特定的规律向栖息地中抽水或排水，否则都不会有潮汐现象。
这两种设计都极具人气，但在当前的科学认知下，它们都不具备实现的可能性。
有趣的是，在大多数太空歌剧和科幻作品中，比如《星际迷航》，建造这样的结构却是稀松平常的事。
这也让很多人觉得难以理解：既然能打造出这样的超级栖息地，为什么这些角色还总是为了争夺行星而争斗不休呢？
在当前科学认知下具备可行性，同时规模也同样浩大的设计，还有另一种由拉里??尼文提出、并出现在班克斯小说中的结构：拓扑帕斯。
你可能还记得，我之前提到过，可以将旋转栖息地像串香肠一样首尾相连，而拓扑帕斯的设计则更进一步，规避了这种连接方式的一些问题。
它是一个超长的栖息地，既不是环形、圆柱形，也不是细杆状，更像是一个巨大的毛线团，你可以将它绕着一颗恒星缠绕无数圈；如果并非依靠太阳能供电，也可以绕着其他天体，比如一颗可供开采氢元素的气态巨行星，而这些氢元素可以作为核聚变反应堆的燃料，为这个巨大的结构提供照明和动力。
拓扑帕斯的直径，若是用钢材建造可达数英里，若是用石墨烯则可达数百英里，而其长度则可以无限延伸，直到耗尽所有的建筑原材料。
它的设计原理，和奥尼尔圆柱体、麦肯德里克圆柱体毫无二致，不存在任何复杂的工程难题或特殊设计。
不过令人意外的是，这种设计在科幻作品中却鲜有登场。
就我个人而言，总喜欢想象拓扑帕斯上有一条超级长河，沿着其整个长度流淌数百万甚至数十亿英里的画面。
尽管这些超级栖息地，只有掌握了高科技甚至超高科技的文明才能建造，但人们总会下意识地认为，居住在里面的是技术水平较低的文明，更偏向奇幻而非科幻风格，比如中世纪文明，而非高科技文明。
其实我也不例外，总觉得拓扑帕斯会是一条漫长的海岸线，沿岸遍布着港口城市。
拓扑帕斯，是人类在不突破现有科学理论的前提下，能打造的最大规模的一体式旋转栖息地，但这并非人类探索的终点。
我之前展示过几种将多个旋转栖息地连接在一起的方式，你可能当时就发现了，这种直接的连接方式存在一些问题。
最明显的一点是，如果将旋转的圆柱体连接到一个不旋转的球体上，很容易出现空气泄漏，或是齿轮相互摩擦的问题，甚至两种问题同时出现。
对于暴露在太空真空环境中的传统旋转栖息地来说，这是一个严重的问题，但有两种方法可以解决。
第一种方法，是利用等离子体窗口或类似的技术——这种技术可以防止空气泄漏到发射环末端的真空隧道中，反之，它也能阻止加压隧道中的空气泄漏到太空中。
第二种方法，我们稍后再谈。
首先我要说明一点，如果将多个圆柱体连接到同一个连接球上，那么这个连接球本身就不能通过旋转产生重力，这也是为什么我们通常会将圆柱体的端部设计成锥形，让重力在进入球体的过程中逐渐减弱。
不过，我们可以在连接球中充满空气，这样理论上鸟类可以在其中飞行，陆地生物也能慢慢适应在零重力环境中活动。
我们还可以在连接球的内壁铺设易于抓握的材料，并设置持续的向外气压，将物体推回球壁。
但如果希望水生生物能在不同的栖息地之间迁徙，这种设计就无法满足需求了。
不过我们一直认为，旋转栖息地可以作为保护野生生物的绝佳保护区，因此解决这个问题是很有必要的。
我们几乎需要在每个栖息地设置两个大型管道，利用气压让水从一个管道流入，从另一个管道流出，这样水生生物就能在不同栖息地之间游动了，当然这一设计是可以实现的，而且还能和模拟潮汐、洋流的装置配合使用。
旋转栖息地其实也并非打造深海环境的理想选择，但海洋生物其实并不需要太强的重力，只要能保证物体的上下方向即可。
因此，我们可以设计旋转速度更慢的栖息地，内部主要填充海水，打造更深的海洋环境——由于模拟重力更低，海水的压力上升速度也会更慢，因此可以打造更深的海域。
我们始终需要储备大量的水资源，而水资源在宇宙中十分丰富，因此与其将水仅仅用作栖息地的防护冰壳，不如将其充分利用，打造出多样化的生态环境。
而这层防护冰壳，也让我们回到了另一个解决空气和水泄漏问题的方法上。
要知道，我们的旋转圆柱体并非直接暴露在太空中，其外部包裹着一层不旋转的外壳，这层外壳可以和连接球完美密封连接。
既然外壳不旋转，那么旋转舱段与连接球连接处即便出现少量的空气泄漏，也无需过度担心，因为我们可以通过真空泵，将旋转舱段和固定外壳之间的间隙抽成近真空状态，再补充少量能量，让圆柱体保持旋转，弥补因近真空中微弱的空气阻力造成的转速损失。
尽管这种做法需要消耗一定的能量，但和为栖息地提供照明和供暖所需的能量相比，这点消耗根本不值一提。
而且这些因摩擦和抽真空产生的热量，最终也会散发到太空中。
有了这层外部外壳，我们就无需过度担心活动部件连接处的泄漏问题，设计的可能性也因此变得更多。
我们不仅可以将栖息地连成长长的“香肠串”，或是打造相对二维的布局，还能构建三维的空间结构。
只要在将圆柱体接入连接球之前，将其端部设计成锥形，就能实现紧密的拼接。
这些自身不产生重力的连接球，体积无需太大，还可以通过常规的气闸装置，实现与太空的外部连通。
从二维的角度来看，我们可以将多个栖息地排列成网状的带状结构，在间隙中铺设太阳能电池板。
如果人类还没有掌握核聚变技术，或是想要充分利用太阳能这一免费能源，这种设计就非常合适。
这也是打造戴森球的一种方式，或是在原材料耗尽时打造部分戴森球——只需将这些带状结构层层环绕恒星，再以不同的角度铺设新的带状结构，直到形成一个完整的球体。
与传统的戴森球不同，这些带状结构只需以常规的太阳系轨道速度运行即可，因为它们的重力完全由自身的旋转提供，而非绕恒星的公转。
这类由多个旋转栖息地组合而成的超级结构，其居住面积是行星的数千甚至数百万倍。
这让我们可以将整个区域专门划分为野生生物栖息地，保护地球上的动植物，而绝大部分区域则用于满足人类的各种需求。
而且相比行星，旋转栖息地也更容易抵御外来物种入侵，或是处理那些具有破坏性的外来生物。
最后，我们来做个总结：旋转栖息地能为人类提供数百万倍于地球的生存空间，远超地球化改造其他行星所能实现的规模，而且其建造完全符合已知的科学规律。
此外，正如我们所探讨的，旋转栖息地能被打造成极度适合人类居住的环境，而且非常安全可靠，甚至可以说比行星更加安全。
与行星不同，在旋转栖息地上，你可以自由选择昼夜时长、温度、气候甚至重力大小。
当然，改造其他行星也能实现这些调整，但通过旋转栖息地来实现，要容易得多。
这也是为什么我们很多人认为，人类未来更有可能打造大规模的旋转栖息地，而非对无数行星进行地球化改造。
(https:/39473_39473658/70472886htl)(3/3)
而班克斯环的核心优势，就是能高度还原地球的生存环境，既然一个这样的结构，居住面积就已经是地球的数百倍，不如直接在旁边再建一个细长的班克斯环，而非一味扩大单个结构的宽度。
建造班克斯环的最大问题，依然是材料的应力承受能力。
没有任何一种材料，即便是石墨烯，能承受如此巨大的应力而不被撕裂，事实上，任何分子构成的材料都无法做到这一点。
理论上，像中子星物质这类依靠强核力（将原子核束缚在一起的力）结合的奇异材料，或许能满足要求，但在科幻作品中，解决这一问题的常用方式，往往是借助力场这种设定来一笔带过。
而另一个更知名、出现时间更早、规模也更大的设计，是拉里??尼文提出的环形世界。
环形世界的直径，几乎是班克斯环的100倍，它能完整地环绕一颗恒星。
建造环形世界，需要比班克斯环更坚固的材料，而且由于它始终朝向太阳，必须在其外侧设置遮阳板，这些遮阳板以特定的间距和速度绕恒星运行，以此模拟出24小时的昼夜循环。
不过这种设计的昼夜交替会非常急促，从正午直接过渡到午夜，但我们可以将遮阳板的边缘设计成半透明的，尤其是让红光可以透过，以此模拟黎明和黄昏的效果。
班克斯环则不存在这个问题，它能自然实现昼夜交替，并有正常的黎明和黄昏，这也是尽管班克斯环的概念出现得更晚、规模更小，却依然备受青睐的原因之一。
和毕肖普环一样，环形世界也需要气墙来锁住大气层，其宽度也可以任意设定，但通常认为其居住面积至少相当于一百万个地球，甚至更多。
环形世界还存在稳定性问题，而且它的旋转速度接近光速的05，这意味着必须格外警惕陨石撞击带来的危害。
但实事求是地说，既然人类有能力建造出这样的结构，这些问题其实都算不上什么大难题，就像在航空母舰上，担心厨房的电源插座不够用一样——虽然确实是个问题，但和让十万吨钢铁漂浮在水面上的浩大工程相比，根本不值一提。
班克斯环有一个环形世界无需担心的问题，那就是潮汐力。
由于班克斯环的规模极大，靠近太阳的部分所受到的引力，会大于远离太阳的部分，这就会产生潮汐力。
但这并非完全是坏事，因为潮汐力能让班克斯环产生潮汐现象——而其他旋转栖息地，除非通过额外的装置强行模拟，比如在栖息地中设置附属水箱，按照特定的规律向栖息地中抽水或排水，否则都不会有潮汐现象。
这两种设计都极具人气，但在当前的科学认知下，它们都不具备实现的可能性。
有趣的是，在大多数太空歌剧和科幻作品中，比如《星际迷航》，建造这样的结构却是稀松平常的事。
这也让很多人觉得难以理解：既然能打造出这样的超级栖息地，为什么这些角色还总是为了争夺行星而争斗不休呢？
在当前科学认知下具备可行性，同时规模也同样浩大的设计，还有另一种由拉里??尼文提出、并出现在班克斯小说中的结构：拓扑帕斯。
你可能还记得，我之前提到过，可以将旋转栖息地像串香肠一样首尾相连，而拓扑帕斯的设计则更进一步，规避了这种连接方式的一些问题。
它是一个超长的栖息地，既不是环形、圆柱形，也不是细杆状，更像是一个巨大的毛线团，你可以将它绕着一颗恒星缠绕无数圈；如果并非依靠太阳能供电，也可以绕着其他天体，比如一颗可供开采氢元素的气态巨行星，而这些氢元素可以作为核聚变反应堆的燃料，为这个巨大的结构提供照明和动力。
拓扑帕斯的直径，若是用钢材建造可达数英里，若是用石墨烯则可达数百英里，而其长度则可以无限延伸，直到耗尽所有的建筑原材料。
它的设计原理，和奥尼尔圆柱体、麦肯德里克圆柱体毫无二致，不存在任何复杂的工程难题或特殊设计。
不过令人意外的是，这种设计在科幻作品中却鲜有登场。
就我个人而言，总喜欢想象拓扑帕斯上有一条超级长河，沿着其整个长度流淌数百万甚至数十亿英里的画面。
尽管这些超级栖息地，只有掌握了高科技甚至超高科技的文明才能建造，但人们总会下意识地认为，居住在里面的是技术水平较低的文明，更偏向奇幻而非科幻风格，比如中世纪文明，而非高科技文明。
其实我也不例外，总觉得拓扑帕斯会是一条漫长的海岸线，沿岸遍布着港口城市。
拓扑帕斯，是人类在不突破现有科学理论的前提下，能打造的最大规模的一体式旋转栖息地，但这并非人类探索的终点。
我之前展示过几种将多个旋转栖息地连接在一起的方式，你可能当时就发现了，这种直接的连接方式存在一些问题。
最明显的一点是，如果将旋转的圆柱体连接到一个不旋转的球体上，很容易出现空气泄漏，或是齿轮相互摩擦的问题，甚至两种问题同时出现。
对于暴露在太空真空环境中的传统旋转栖息地来说，这是一个严重的问题，但有两种方法可以解决。
第一种方法，是利用等离子体窗口或类似的技术——这种技术可以防止空气泄漏到发射环末端的真空隧道中，反之，它也能阻止加压隧道中的空气泄漏到太空中。
第二种方法，我们稍后再谈。
首先我要说明一点，如果将多个圆柱体连接到同一个连接球上，那么这个连接球本身就不能通过旋转产生重力，这也是为什么我们通常会将圆柱体的端部设计成锥形，让重力在进入球体的过程中逐渐减弱。
不过，我们可以在连接球中充满空气，这样理论上鸟类可以在其中飞行，陆地生物也能慢慢适应在零重力环境中活动。
我们还可以在连接球的内壁铺设易于抓握的材料，并设置持续的向外气压，将物体推回球壁。
但如果希望水生生物能在不同的栖息地之间迁徙，这种设计就无法满足需求了。
不过我们一直认为，旋转栖息地可以作为保护野生生物的绝佳保护区，因此解决这个问题是很有必要的。
我们几乎需要在每个栖息地设置两个大型管道，利用气压让水从一个管道流入，从另一个管道流出，这样水生生物就能在不同栖息地之间游动了，当然这一设计是可以实现的，而且还能和模拟潮汐、洋流的装置配合使用。
旋转栖息地其实也并非打造深海环境的理想选择，但海洋生物其实并不需要太强的重力，只要能保证物体的上下方向即可。
因此，我们可以设计旋转速度更慢的栖息地，内部主要填充海水，打造更深的海洋环境——由于模拟重力更低，海水的压力上升速度也会更慢，因此可以打造更深的海域。
我们始终需要储备大量的水资源，而水资源在宇宙中十分丰富，因此与其将水仅仅用作栖息地的防护冰壳，不如将其充分利用，打造出多样化的生态环境。
而这层防护冰壳，也让我们回到了另一个解决空气和水泄漏问题的方法上。
要知道，我们的旋转圆柱体并非直接暴露在太空中，其外部包裹着一层不旋转的外壳，这层外壳可以和连接球完美密封连接。
既然外壳不旋转，那么旋转舱段与连接球连接处即便出现少量的空气泄漏，也无需过度担心，因为我们可以通过真空泵，将旋转舱段和固定外壳之间的间隙抽成近真空状态，再补充少量能量，让圆柱体保持旋转，弥补因近真空中微弱的空气阻力造成的转速损失。
尽管这种做法需要消耗一定的能量，但和为栖息地提供照明和供暖所需的能量相比，这点消耗根本不值一提。
而且这些因摩擦和抽真空产生的热量，最终也会散发到太空中。
有了这层外部外壳，我们就无需过度担心活动部件连接处的泄漏问题，设计的可能性也因此变得更多。
我们不仅可以将栖息地连成长长的“香肠串”，或是打造相对二维的布局，还能构建三维的空间结构。
只要在将圆柱体接入连接球之前，将其端部设计成锥形，就能实现紧密的拼接。
这些自身不产生重力的连接球，体积无需太大，还可以通过常规的气闸装置，实现与太空的外部连通。
从二维的角度来看，我们可以将多个栖息地排列成网状的带状结构，在间隙中铺设太阳能电池板。
如果人类还没有掌握核聚变技术，或是想要充分利用太阳能这一免费能源，这种设计就非常合适。
这也是打造戴森球的一种方式，或是在原材料耗尽时打造部分戴森球——只需将这些带状结构层层环绕恒星，再以不同的角度铺设新的带状结构，直到形成一个完整的球体。
与传统的戴森球不同，这些带状结构只需以常规的太阳系轨道速度运行即可，因为它们的重力完全由自身的旋转提供，而非绕恒星的公转。
这类由多个旋转栖息地组合而成的超级结构，其居住面积是行星的数千甚至数百万倍。
这让我们可以将整个区域专门划分为野生生物栖息地，保护地球上的动植物，而绝大部分区域则用于满足人类的各种需求。
而且相比行星，旋转栖息地也更容易抵御外来物种入侵，或是处理那些具有破坏性的外来生物。
最后，我们来做个总结：旋转栖息地能为人类提供数百万倍于地球的生存空间，远超地球化改造其他行星所能实现的规模，而且其建造完全符合已知的科学规律。
此外，正如我们所探讨的，旋转栖息地能被打造成极度适合人类居住的环境，而且非常安全可靠，甚至可以说比行星更加安全。
与行星不同，在旋转栖息地上，你可以自由选择昼夜时长、温度、气候甚至重力大小。
当然，改造其他行星也能实现这些调整，但通过旋转栖息地来实现，要容易得多。
这也是为什么我们很多人认为，人类未来更有可能打造大规模的旋转栖息地，而非对无数行星进行地球化改造。
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