项目揭示了将人类运送到星际的令人兴奋的设计

2024 年 11 月 1 日，由建筑师、工程师、人类学家和城市规划师组成的国际跨学科团队 Project Hyperion 启动了载人星际旅行设计竞赛。

该活动由星际研究倡议（i4is），一个总部位于英国的非营利组织，致力于机器人和人类探索附近恒星周围的系外行星，并最终定居。参赛者的奖金为 10,000 美元，其任务是为代船（又名世界飞船）使用当前技术和在不久的将来可能实现的技术。

上23 七月， 2025，该组织公布了前三名的比赛获奖者，这些获奖者是从全球团队提交的数百个想法中选出的。获奖作品的选出标准是根据它们如何满足所有竞赛标准、提供深度细节以及整合建筑、工程和社会科学的设计方面。

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简而言之，前三名奖项授予了那些能够让一个社会在资源高度紧张的环境中维持自身并繁荣的提案，因为他们踏上了长达几个世纪的旅程，前往另一个宜居星球。

太空探索的挑战和危险是众所周知且有据可查的，包括长时间过境、暴露于辐射、所需物资量以及与其他船员近距离被关在加压船内的危险。

俗话说“太空难”，但星际旅行尤其困难和危险。对于远离地球的任务来说，补给任务不仅不是一种选择，而且航天器到达最近的恒星所需的时间和精力也令人望而却步。

代船

正如我们在上一篇文章中提到的，这将需要1,000 至 81,000使用当前或技术上可行的推进方法到达最近的恒星（半人马座阿尔法星）需要数年时间。

目前，在人类有生之年从一个恒星系统到下一个恒星系统的唯一方法是定向能推进，即配备光帆的克级船只通过激光阵列加速到相对论速度（光速的一小部分）。拟议的概念包括突破性星射和蜂拥而至的比邻星，两者都从蜻蜓计划，i4is 于 2015 年进行的一项可行性研究。

自太空时代早期以来，已经提出了几种在合理的时间内（几年到几十年）向附近恒星发送载人任务的方法。然而，这些方法要么昂贵得令人望而却步，要么需要重大的技术进步、新物理学的发现或它们的组合。

唯一的选择是开发能够容纳长途旅行的船员的飞船，这意味着航天器具有生物再生生命支持系统（BLSS） 以及种植食物、回收水和空气的必要设备，以及足够的空间供多代人生活和成长。

自 20 世纪初以来，这一概念一直通过科幻小说和可行性研究得到探索。已知最早的例子是在 1918 年的文章中终极迁移作者：罗伯特·戈达德 （Robert H. Goddard），他是“火箭技术的先驱”之一，美国宇航局的戈达德太空飞行中心就是以他的名字命名的。

根据他的提议，这艘船将由原子能或氢/氧燃料和太阳能的组合提供动力，而船员们将在假死状态下度过旅程。

另一位“火箭学之先祖”康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基 （Konstantin E. Tsiolkovsky） 也在他的文章中谈到了多代宇宙飞船的想法地球和人类的未来（1928）。在其中，他描述了一个自给自足的“诺亚方舟”，船员们一直处于清醒状态，直到数千年后到达目的地。

J. D. Bernal（“伯纳尔球体”的发明者）在 1929 年的文章中对一代飞船进行了早期描述世界、肉体和魔鬼，讨论了人类进化及其在太空中的未来。

1946 年，波兰裔美国数学家斯坦尼斯瓦夫·乌拉姆（曼哈顿计划的贡献者）提出了如何将核装置重新用于太空探索——称为核脉冲推进 （NPP）。

1955年，美国宇航局发射猎户座计划，弗里曼·戴森 （Freeman Dyson） 的一项联合研究高等研究院通用原子公司研究用于星际旅行的核电站。1963 年，在《有限禁止试验条约》签署后，该项目被放弃，该条约强制永久禁止在地球轨道上进行核试验。

随后是罗伯特·恩茨曼博士在 1964 年的提议，这是迄今为止对一代飞船最详细的描述。这”恩茨曼星舰“将长 600 米（2000 英尺），可容纳 200 名初始船员（有扩展空间），并依靠氘燃料和聚变反应来实现相对论速度。

这英国星际协会（BIS） 进行了一项名为代达罗斯计划在 1970 年代，它要求一艘两级聚变动力航天器，在一生中前往巴纳德星（距地球 5.9 光年）。

虽然这个概念是针对无人航天器的，但它将继续提供信息伊卡洛斯计划，BIS 和Tau Zero 基金会2009 年。

近年来，美国宇航局高级概念研究所（NIAC）研究了反物质用于长期太空任务的推进。这种方法涉及氢原子和反氢原子之间的碰撞，并具有令人难以置信的能量密度和低质量的优点。

2017 年至 2019 年间，Frederic Marin 博士斯特拉斯堡天文台使用他们自己创建的新型数值软件（称为 HERITAGE）进行了一系列高度详细的研究。这些研究考虑了一代船的所有必要参数，包括最小船员人数、遗传多样性和船舶的大小。

获奖者

参赛团队是跨学科的，需要至少一名建筑设计师、工程师和社会科学家（社会学家、人类学家等）。每个团队的任务是建造具有自给自足生态系统的船只，包括农业、居住和其他必要的生命支持系统，以确保多代人的生存。

根据比赛规则，这些船只需要提供：

• 几个世纪以来，1,000 ± 500 人的宜居性
• 通过旋转进行人工重力
• 一个确保良好生活条件的社会，包括住所、衣服和其他基本需求等基本供应。
• 用于食物、水、废物和大气的强大生命支持系统
• 保留文化和技术的知识转让机制

此外，他们的航天器概念需要证明他们如何实现光速 10% （0.1 c） 的最大速度，在大约 250 年内到达最近的宜居系外行星——比邻星 b，距离地球约 4.25 光年。

以下参赛作品获得前三名：

第一名：蛹

Chrysalis 团队来自意大利，包括建筑师和景观设计师 Giacomo Infelise;维罗妮卡·马格利（Veronica Magli），经济科学家和创新者;Guido Sbrogio，天体物理学家和工程师;Nevenka Martinello，环境工程师和自由艺术家;和 Federica Chiara Serpe，心理学家、演员和艺术家。

他们的船舶设计由模块化圆柱形结构组成，最大限度地减少了前部，从而减少了微流星体和轨道碎片（MMOD）碰撞和减小加速和减速阶段的结构应力。

该船从头到尾长 58,000 米（63,430 码），直径长 6,000 米（6,560 码），总质量为 24 亿公吨（2.65 美吨）。航天器使用直接熔变驱动（DFD） 推进系统和氦 3 （3He） 和氘 （2H 或 D） 燃料可产生 0.1 g （0.98 m/s2） 的加速度。

在经历了一年的加速期后，设计师预计至少需要 400 年的旅程，一旦到达比邻星 b 即可到达，然后是一年的减速期。

栖息地包含在前部，具有同轴旋转结构，由嵌套层组成，包括（从外层到内层）粮食生产和生态系统、公共空间、住宅和花园、设施、仓库层和轴向核心。

每个外壳在整个旅程中不断旋转，以模拟类地引力，并提供所有必要的住房、基础设施、能源和资源来维持其约 600 名居民的船员。船的前部是宇宙穹顶，乘客可以在低重力下观看宇宙。

该设计还带有备用旋转系统的选项，以减少扰动，其中奇数炮弹顺时针旋转，偶数炮弹逆时针旋转。正如 i4 中所示，在他们的新闻稿:

Chrysalis 以其系统级的连贯性和模块化栖息地结构的创新设计以及整体细节深度给评审团留下了深刻的印象，其中包括太空制造和南极洲任务前机组人员准备的价值。

其模块化外壳设计提高了灵活性和连接性，支持功能性和可扩展性。大型圆顶结构增添了戏剧性的电影品质，让人想起科幻经典，而整体系统级规划——不仅涵盖建筑，还包括如何建造船只——非常强大。

第二名：世界粮食计划署极限

世界粮食计划署极限团队由来自极端环境设计工作室在工业设计学院（极端环境设计工作室）在克拉科夫。

该团队由Michał Kracik 博士，DEES 的负责人和设计方法学系的兼职教授，在麻省理工学院 （MIT） 进行与宇航服设计相关的研究。

他们的航天器由一个中心核心和两个反向旋转环组成，提供模拟重力，同时反向旋转最大限度地减少科里奥利效应。每个环的直径为 500 米（~550 码），包含生活区、工作空间和社交区域，分为六个社区（每个环三个）。

核心装有船舶的水培农场、能源系统和控制站，并通过一系列带有电梯的结构臂连接到环。六个街区由跑道和人行道连接起来，而通往核心区的电梯则允许环形之间的交通，从而实现不同社区之间的互动和文化交流。

根据评审团的说法，出于以下原因，这一概念“被修改为整体卓越”：

世界粮食计划署极端组织特别关注文化和社会层面，包括服装和精神空间等概念。它在文化和社会考虑方面表现出色，提供了该领域一些最深思熟虑的想法。

建筑设计引入了辐射防护等先进技术，并展示了“出租车舱”和个性化机组人员服装等创意。

第三名：Systema Stellare Proximum

第三名获胜队伍包括菲利普·科希博士，麦克马斯特大学机械工程教授;医生和医学专家扬·约翰·伊佩和平面设计师阿马里斯·伊莎娜·马森.

他们的概念是 Systema Stellare Proximum，这是一艘在镂空的内部有两个反向旋转的斯坦福鸟居的星际飞船小行星核心。该船拥有量子人工智能导航系统，最初将使用核脉冲推进，然后在第二级切换到离子推进。正如他们在提案中所描述的那样：

这一年是2320年。人类已经完全转变为基于太空的经济，并征服了太阳系。人类作为一个物种已经取得了先进的科学进步，以至于我们已经准备好开始星际探索。

星际铁路将不仅仅是一个技术奇迹，它还将标志着人类迁徙的历史性转折点，这个转折点将在 2080 年之后正式开始。

第一个涉及有情众生的深空任务将开始，最初的重点是捕获或收获附近的小行星以获取资源，并开发一波又一波的机器人探测器以前往比邻星-b。

他们的设计是“仿生学”的一个例子，大致基于水母的进化特征，以降低与深空旅行相关的风险。这包括使用形状像铃铛的小行星壳，类似于水母的头（或“铃铛”），它充当盾牌并防止辐射和撞击。

小行星的前缘由不同密度的材料组成，类似于水母铃铛，以消散撞击带来的能量。防护罩还配备了自愈技术和机器人，其表面可以不断修复受损部分。

仿生学的另一个例子是脉冲等离子体离子推进系统，其灵感来自水母触手的脉冲运动。该船还依靠一群使用静电推进的系留无人机在需要时将其纵或锚定在适当的位置。

该星际飞船还在其表面整合了一个集成的传感器网络，可提供态势感知、识别潜在资源（或技术特征）并检测微流星体撞击、辐射水平和其他环境危害。自适应导航系统使用这些传感器数据进行轨迹调整，对此进行了补充。

内部栖息地是一个类似于某些水母物种中的模块化系统，可以扩展和重新配置。生命支持系统是闭环和生物再生的，利用藻类或其他微生物将废物转化为食物和氧气。

此外，星际飞船还采用了水培/鱼菜共生系统，用于支持鱼类种群（蛋白质和脂肪酸的稀薄来源）和净化水。最后，该飞船采用基于激光的防御系统，瞄准并蒸发太小而无法被小行星盾牌阻挡的微流星体。根据陪审团的评估：

Systema Stellare Proximum 以其身临其境的故事讲述而著称，将技术、社会和文化方面无缝地联系在一起。这个概念提供了一个丰富而富有想象力的叙述，将长期太空居住的社会、技术和文化方面深思熟虑地编织在一起。

它的故事讲述引人入胜，其创意场景探索社区动态甚至灵性，强调共同价值观在建设有弹性的代际社会中的作用。

使用小行星作为辐射屏蔽是一种大胆而引人注目的策略，搭配受水母形态启发的视觉冲击力结构。

除了前三名的参赛作品外，许多提交的作品还获得了荣誉奖。

查看Project Hyperion 网站查看获奖作品的完整列表。

本文最初发表于今日宇宙.阅读原文.

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