第 4.11 節：第五階段 - 行星系統開發（續）

第五階段總體上涵蓋了太陽系中除地球以外的大型天體，它們擁有的衛星和環，以及它們的引力場支配太陽引力場的軌道區域。這些行星周圍的大型引力阱需要額外的運輸系統和能量才能導航。在更靠近的軌道上，在表面上，以及在地表以下，陽光有時會被阻擋。一些行星和衛星擁有大氣層和俘獲的輻射帶，所有較大的行星都有顯著的表面重力。所有這些條件與第四階段軌道區域的條件都不同，因此需要進行設計更改。因此，我們將大型天體的開發分配到一個新的主要階段。各個行星及其周圍區域也彼此不同，因此第五階段分為五個部分。它們按難度和開始時間的大致順序排列，並且傾向於在各自天體所在軌道區域的開發開始後啟動。一旦開始，它們將與所有其他階段並行執行。

前兩個部分，第五階段 A：月球開發和第五階段 B：火星開發，涵蓋了從地球到達最容易的天體。這些區域的概念已經發展得足夠好，我們在這本書的前兩節（4.9 和 4.10）中專門介紹了它們。對於其餘的三個階段，概念的開發程度較低，將在下面介紹。第五階段 C 涵蓋了高溫行星金星和水星及其周圍區域。5D 涵蓋了木星及其周圍多樣化的天體和惡劣的環境。最後，第五階段 E 處理了外層三顆氣態巨行星及其周圍的天體和寒冷環境。火星區域需要比金星略高的速度才能到達，但金星有一個更深得多的引力阱，而且沒有衛星。因此，到達金星上的任何有用的東西都比較困難，並且條件要惡劣得多，所以我們將它和水星放在我們序列中火星之後。月球和第五階段中的所有主要行星都被航天器訪問過，有時是許多航天器，所以我們對它們有相當詳細的瞭解。

第五階段 C - 金星和水星開發

此階段包括開發距離太陽比地球更近的兩顆主要行星，以及圍繞它們執行的軌道，對於金星，半長軸小於 600,000 公里，對於水星，半長軸小於 100,000 公里。這些距離是與太陽的引力場對抗，能夠形成相當穩定的軌道的距離。金星和水星自古以來就被人觀測到，儘管直到哥白尼革命，人們才認識到它們繞太陽執行。它們比火星更難到達。除此之外，兩顆行星的溫度都很高，金星的壓力也很高。這些因素綜合起來使得這一階段的啟動時間晚於第五階段 B 火星開發。它也晚於第四階段 C 內行星際開發，因為你必須穿過那個區域才能到達內行星。

金星和地球的大小和軌道相似，這使得金星在科幻作品中很受歡迎，直到 1960 年代確認了它實際上是地獄般的溫度和缺乏水。主要興趣隨後轉移到火星，因為它是最像地球的下一顆行星。水星也收到了科幻作品中的關注，但大眾興趣較少，因為它被認為太熱而且太小，不像地球。相比之下，我們的計劃認為太陽系的所有資源都是有用的，唯一限制它們的因素是獲取它們的難度。

區域特徵

金星是地球上看到的最亮的行星。它的軌道幾乎是圓形的，為 0.723 ± 0.005 AU，比任何其他主要行星都更靠近地球。自 1961 年以來，共有43 個航天器任務試圖以某種方式到達金星，其中 27 個被認為至少部分成功。它的質量比地球低 18.5%，半徑比地球小 5%，使其在總體尺寸上幾乎與地球是近親。然而，大氣層的參考壓力是地球的 90.8 倍，其中 96.5% 是二氧化碳，3.5% 是氮氣，以及一些微量氣體。加上 90% 的太陽能通量，這導致了極端的溫室效應，使表面溫度升至 737 K（462 攝氏度）。這幾乎足夠熱到可以讓你看到它在可見光下發紅，如果你能承受住表面的條件看到它的話。陽光照射軌道上的黑體溫度為 468 K（195 攝氏度），比地球高 75 度。其他顏色的物體溫度也類似地更高。表面重力為 8.87 米/秒²，比地球低 9.55%。雖然表面條件惡劣，但在 55 公里高度存在著 0.5 倍地球的壓力和大約 27 攝氏度的溫度。這些可以透過高聳的結構或浮動結構到達。

水星軌道距離太陽更近，因此從地球到達更加困難。迄今為止，只有兩個航天器任務訪問過它，第三個任務計劃於 2018 年底發射。它的質量僅為地球的 5.5%，半徑為地球的 38%，使其成為最小的內行星。軌道明顯偏心，距離太陽 0.307 到 0.467 AU 不等。軸線幾乎垂直於軌道平面，因此一些極地隕石坑可以有永久陰影區域。令人驚訝的結果是，儘管靠近太陽，但水星的這些區域的溫度可以低至 100K（-173 攝氏度）。相反，近日點處的太陽點可以達到 700K。由於水星幾乎沒有大氣層，因此熱量更容易輻射到太空。因此，儘管它距離太陽更近，但最高溫度略低於金星。陽光照射軌道上的黑體溫度範圍為 575 到 710 K（302-437 攝氏度），其他顏色的物體溫度更低。水星的表面重力為 3.7 米/秒²，與火星相同，儘管它明顯更小。這是因為它比地球的密度高 33%，使其成為除地球以外密度第二高的行星。

從地球到金星和水星的直接轉移軌道需要大約 2.5 和 7.5 公里/秒的插入速度。這些速度可以透過引力彈弓降低。從它們表面逃逸的速度分別為 10.36 和 4.25 公里/秒，從它們區域的外邊緣逃逸的速度分別為 1.041 和 0.664 公里/秒。軌道速度在每種情況下都低 29.3%。從金星表面起飛的軌道速度是一個理論上的數字，因為厚厚的大氣層會阻礙直接發射。該區域的軌道週期範圍從圍繞金星的 90 分鐘到 59 天，圍繞水星的 85 分鐘到 15.5 天，具體取決於軌道大小。從地球到金星和水星的直接轉移軌道旅行時間分別為 4.8 個月和 3.5 個月。引力彈弓軌跡需要更少的推進力，但需要更長的時間。從地球到金星的往返通訊時間範圍為 4.3 到 30 分鐘，從地球到水星的通訊時間範圍為 9 到 25 分鐘。它們區域內的通訊時間分別小於 8 秒和 1.3 秒。

金星和水星的自轉速度都很慢，相對於恆星的自轉週期分別為 -243.02 天和 58.65 天。金星為負數，因為它與軌道方向相反，與地球不同。它們的太陽日分別為 116.75 天和 176 天。赤道自轉速度很低，對從這些行星起飛或降落的影響可以忽略不計。水星缺乏大氣層和漫長的太陽夜導致了巨大的溫度波動。金星濃厚的大氣層阻礙了一些觀測，但地形已經透過軌道上的雷達進行了測繪。我們對全球表面成分的瞭解較少，但著陸的儀器表明至少存在兩種型別的玄武岩，雷達測繪顯示了廣泛的火山活動。水星的地質受到大型鐵核、火山作用和廣泛的撞擊特徵的影響。表面主要成分為 40% 氧氣、25% 矽、11% 鎂、6% 鋁、4% 鈣和鐵，以及 2% 硫，不同位置略有差異。這使其比我們的地殼更類似於地球的地幔。

開發專案

到達內行星以及從它們那裡到達其他地方會遇到一些困難，但它們在生產和其他活動方面具有大量能量的優勢。這是因為金星的太陽能通量是地球的 1.9 倍，而水星的太陽能通量是地球的 4.6-10.6 倍。為了瞭解這有多大的優勢，從近地軌道到達金星和水星軌道區域需要 7 到 12 公里/秒的速度變化。高效的電力推進將使用 0.15-0.27 公斤推進劑/公斤貨物，無需引力彈弓，使用 263-474 兆焦/公斤太陽能電池陣列能量。如果貨物也是太陽能電池陣列或等效的熱能發電，它們將每天額外產生 13.75 和 91.5 兆焦/公斤的能量輸出，並在分別 19 天和 5.2 天內償還到達那裡的額外能量。空間系統壽命通常為 15 年，因此能量密集型過程非常有利於靠近太陽。當加上這些行星的物質資源時，我們有足夠的理由考慮開發。

軌道開發

金星和水星的近期開發將從軌道上開始，透過交付來自先前階段的現成裝置和物資，並使用生產裝置的啟動套件來引導進一步的增長。太陽能軌道上全天候可用率為 60-100%，強度很高，因此應該可以實現快速增長。材料最初將來自內行星際區域的小行星，然後輔之以開採金星的大氣層和水星的極地地區。長期發展包括旋轉型太空港，以使地面更容易進入，以及建造遮陽板來改造下面的行星。

軌道生產 - 由於金星和水星似乎沒有天然衛星，我們希望使用附近的小行星作為軌道開發的資源。在這些行星的軌道附近，已知的行星數量相對較少（圖中的兩個內圈）小行星中心）。目前尚不清楚這是由於小行星從更遠的軌道開始時的低散射效率和短停留時間，還是由於在朝向太陽的方向觀察其部分未照亮的一側時，很難發現小型天體。如果附近的小行星不夠，或者成分不對，可以在行星引力彈弓的幫助下從供應充足的行星際區域進口材料。金星的大氣層是碳、氧氣和氮氣的現成來源，假設軌道上開發了勺子開採。水星足夠小，可以直接將大量材料拋入軌道，而極地地區的自然溫度是可以忍受的。需要在類似地球溫度下執行的裝置可以在當地條件過熱時用遮陽板進行保護。

軌道棲息地 - 具有人工重力和足夠的熱量和輻射遮蔽的棲息地可以在先前更發達的區域建造，並運送到金星和水星周圍的軌道。這種運輸可以是漸進的，在條件發生變化時進行修改，並在途中根據需要提取物資。這種方法可以從一開始就實現大量的入住率。大多數設計應該與先前的軌道階段保持一致。

軌道運輸 - 軌道運輸需求包括每個軌道區域內的目的地，下面行星的通道，以及兩個行星之間以及與其他地方的貿易。早期需求可以透過擴充套件已經運營的內行星際運輸來滿足。後來的系統將基於當地的軌道區域。先前的系統將包括太陽能電力推進和行星引力彈弓。固體材料更容易從水星中提取，而大氣氣體更容易從金星中提取。因此，這兩顆行星之間的貿易很可能。

隨著你越來越靠近太陽，越來越大的重力意味著改變軌道併到達金星和水星需要更多的能量。太陽能通量比速度變化增加得更快，這引入了太陽帆作為內區域有效運輸方法的可能性。例如，在金星上，反射的陽光提供 15.5 牛頓/平方公里，而 1 微米厚的鎂鋁帆材料的質量為 2400 公斤/平方公里。這為裸帆產生 558 米/秒/天的加速度。這會因剩餘結構和貨物質量以及調整帆的角度以控制推力方向而減少。這種加速度與包括近地軌道太陽能電池陣列質量的電力推進相當。太陽帆的優勢在於它們不消耗推進劑。它們在外太陽系的缺點是低太陽強度使它們非常緩慢。電力推進在靠近太陽時也相當可行，並且可以組合系統以利用帆的減少的推進劑和電動發動機的更寬的推力角度。從長遠來看，一旦有足夠的交通流量證明其建設合理，旋轉型軌道太空港可以幫助到達地面或從水星和金星上逃逸。

軌道服務 - [待定]

地面開發

內行星地面的近期開發受到其普遍惡劣環境的阻礙。例外情況是水星的極地地區和金星大氣層的高海拔地區，那裡的條件較為溫和。為了全面發展，如以下討論，某種程度的地球化改造是可取的。水星上緯度較高的地方，由於太陽角度的原因，每個區域的陽光照射更少，地形特徵或人造反射器可以提供更涼爽的保護區域。漂浮結構或由塔架支撐的結構可以到達金星上空更高海拔處的溫和條件。目前尚不清楚哪種方法更實用，或者是否應該等到金星進行一定程度的地球化改造後才能進行地面開發。從長遠來看，如果可以使表面條件更宜居，主要是透過遮陽板，那麼大規模地面進入將鼓勵在那裡的開發。更大的原材料來源與軌道上持續的高能量相結合，將使它們成為有吸引力的地點，至少對工業來說是如此。

概念細節

金星和水星的地球化改造

金星和水星大多太熱，金星的大氣壓也過高，以至於不能在其自然狀態下使用其表面。一個長期的專案將是修改這些條件，使它們更像地球，這個過程被稱為地球化改造。金星的地球化改造已經被各種方法考慮過。我們的方法假設先前階段的小行星和月球開採已經得到很好的發展。從這些來源提取的材料被製成許多軌道遮陽板，這些遮陽板阻擋了現在照射到行星的大部分或全部陽光。遮陽板將在行星周圍的中軌道執行，並在穿過太陽時面向太陽。它們軌道的其餘部分，它們調整自己以抵消光壓，否則光壓會將它們推離所需的軌道。為了有效地做到這一點，它們可能需要在至少一側具有反射性。早期的遮陽板可以簡單地阻擋太陽，但後來的遮陽板可以包含太陽能收集器和其他裝置，以利用可用能量。

完全阻擋太陽所需的最小質量可以透過金星的橫截面積和假設 1 微米厚的遮陽板來估計。這隻需要 0.115 立方公里的材料。由於遮陽板在軌道上執行，因此實際上需要比這更多，因此我們可以使用 1 立方公里作為該行星更合理的估計值。主帶中最大的金屬小行星的體積是這個的 600 萬倍，因此有足夠的材料可用於這樣的專案。水星的橫截面只有金星的 16%，並且需要相應更少的反射器面積，但太陽強度要高得多，試圖將它們推離。因此，目前尚不清楚相對困難程度。由於水星沒有大氣層，因此安裝在地表上的遮陽板可能是一種更好的方法。

阻擋金星的陽光將使大氣層和地表冷卻。較冷的大氣層的標高更短，在該標高處，壓力變化了 e 倍。因此，高海拔地形，如伊什塔爾地將優先看到較低的壓力和溫度。在這些高點上建造塔架將進一步降低壓力和溫度，使它們成為最早居住的地方，隨著條件的改善，將擴充套件到其他區域。一些礦物，如橄欖岩，可以捕獲二氧化碳，佔金星大氣層的 96.5%。如果這些礦物存在於行星的地表或附近，自然或加速的捕獲可能會進一步降低壓力。金星上的著陸器探測到了玄武岩型表面成分，因此可能存在合適的礦物型別。在確定捕獲碳的可行性之前，需要對金星的地質學進行更多研究。

最初，更多的遮陽或完全阻擋太陽將加速行星的冷卻。之後，可以調整遮陽水平以保持所需的溫度。使用勺子從軌道上開採大氣層可以早於行星冷卻很久就開始。由於大氣層幾乎佔金星總質量的 0.01%，因此開採它不太可能對地球化改造過程產生重大影響。即使如此，以這種方式提取的碳、氧氣和氮氣也有很多用途。遮陽板可以從簡單的反射器開始，但隨著軌道區域的發展，它們可以逐漸被太陽能收集器和棲息地取代。

階段 5D - 木星系統開發

木星是古代就已知的天空中夜間漫遊的星體之一。1610 年發現有四個衛星繞著它執行，而不是繞著地球執行，這有助於建立現代日心說（以太陽為中心的）太陽系模型。今天，我們認識到木星是太陽系中最重的行星，是地球的 317.8 倍，衛星和環系統增加了 0.066。這相當於所有其他已知行星質量總和的 2.5 倍。實際上，它是一個自己的微型太陽系。階段 5D 區域包括這顆行星、69 個已知衛星、在最內側的四個衛星之間有一個薄薄的環系統，以及半長軸在木星 2000 萬公里內的軌道。外圍的非規則衛星的軌道距離比這更遠，但我們也將其視為木星系統的一部分。

這一階段緊隨5C：金星和水星之後，因為它在幾個方面都更加困難。木星繞太陽執行的軌道半徑是地球的5.2倍。加上要克服其引力勢阱，到達其資源需要更多的總推進力。同時，太陽輻射強度要弱得多，該區域的部分地方輻射水平很高。這一階段也緊隨4D：主小行星帶和特洛伊小行星之後，因為木星位於該區域的外緣，並且位於特洛伊小行星群之間，這些小行星群在其前後執行。所以，從特洛伊小行星到開發木星最外層衛星是一個小小的進步。對於之前像火星這樣的行星，我們將開發分為軌道和表面專案。對於木星，我們將開發分為三個部分。外太陽系包括不規則衛星和半長軸大於200萬公里的軌道。內太陽系包括四大衛星、四個較小的內衛星、環系以及半長軸小於200萬公里的軌道。最後是木星本身，但由於到達木星極其困難，其開發將是遙遠的事情。

區域特徵

木星

木星的軌道距離太陽4.95到5.46天文單位，公轉週期為11.86年。從地球直接轉移軌道到達木星，理論上需要2.73年。自望遠鏡發明以來，天文學家一直觀察著木星，並有9艘航天器探測或環繞木星執行，其中一艘目前仍在執行，還有一艘大氣探測器。木星是一顆氣態巨行星，其整體成分與太陽大致相同，因此沒有明確定義的表面。雲層可見部分的半徑在赤道處為71,492公里，在兩極處為69,911公里，總表面積是地球的121.9倍。半徑的差異是由於木星自轉週期為9.925小時，且其主要不是固體天體。木星大氣層約90%是氫，10%是氦，0.3%是甲烷，以及少量氨和其他微量氣體。在10千帕壓力層，溫度為112K（-161攝氏度）；在100千帕壓力層（約為地球大氣壓），溫度為165K（-108攝氏度）。在100千帕壓力層以下132公里的深度，條件達到2.5兆帕壓力和430K（157攝氏度）溫度，這是伽利略探測器停止傳輸的地方。因此，存在一個溫度和壓力與地球不太不同的區域，但到達那裡並生存下來將非常困難。

木星的太陽輻射強度是1天文單位的4.1%到3.35%，在軌道區域內還有0.2%的額外變化。該區域的黑體溫度平均約為173K（-100攝氏度）。低軌逃逸速度為59.5公里/秒，軌道速度為42公里/秒。由於赤道自轉速度為12.6公里/秒，因此進入軌道或進入大氣層所需的實際速度為29.4公里/秒。軌道速度與大氣速度之間的這種巨大差異使得進入木星本身變得非常困難。從地球到木星的往返通訊時間在1.06到1.85小時之間變化。

內太陽系

內太陽系從最低穩定軌道延伸到半長軸為200萬公里的軌道。軌道週期範圍從2.97小時到18.28天。它包括四大伽利略衛星（木衛一、木衛二、木衛三和木衛四），它們分別距離木星0.422、0.671、1.07和1.88百萬公里，以近乎圓形的軌道執行。前三顆衛星的軌道週期存在4:2:1的共振。四個較小的衛星的軌道半徑在127,000到222,000公里之間，其中間有一個薄薄的環系。它們在木星引力勢阱中的深度使得進入它們變得很困難。

四大衛星的質量從大約地球月球的一半到兩倍不等。這足以用作引力彈弓，使木星系內的旅行變得更容易。它們的直徑是月球的90%到150%，總表面積為2.328億平方公里，是地球陸地面積的1.56倍。所有四顆衛星都與木星潮汐鎖定，所以它們的日長等於它們的軌道週期：1.77天、3.55天、7.15天和16.7天。從木星系外不受輔助地到達它們需要3.4-7.15公里/秒的速度變化。它們的逃逸速度範圍為2.0-2.75公里/秒，表面重力為1.23-1.8米/秒²（地球的12.5%-18.4%）。伽利略衛星足夠大，可以在它們周圍形成穩定的軌道區域，但它們的大氣層微不足道。這使得它們表面之間的運輸變得更容易。

木衛一的表面由矽酸鹽、硫和二氧化硫組成。潮汐加熱使它成為太陽系中最活躍的火山天體。木衛二表面覆蓋著水冰，可能在其下方有一個水海洋。木衛三表面約2/3是高水冰含量區域，1/3是較暗的區域，含有粘土和有機物質。木衛四表面有25%到50%的水冰，還發現了含水矽酸鹽、碳和二氧化硫，以及可能存在的氨和有機化合物。四大衛星的表面溫度範圍為70-165K，除了木衛一上的火山熱點，它們的變化主要取決於緯度以及它們離木星的距離，以及它們在近側反射了多少光。

外太陽系

外太陽系包括半長軸為2-20百萬公里的軌道以及61顆已知的不規則衛星。它們的軌道傾角和偏心率遠高於內衛星。只有八顆直徑超過10公里，其餘的都更小。最後兩顆是在2016年和2017年發現的，因此可能還有更多直徑小於3公里的衛星尚未被發現。51顆不規則衛星的軌道大小在20-28.57百萬公里之間。這超出了我們為木星系定義的軌道區域，但由於它們受木星束縛，我們將其包括在木星系的一部分。該區域邊緣的逃逸速度約為3.5公里/秒。總質量超過8,000萬億噸，大部分來自木衛五，它是外衛星中最大的一個。外太陽系的總可用太陽能為630億太瓦，是目前文明能源消耗量的30億倍。

從大小上看，木星系的最大特徵是磁層，它是木星強磁場在太陽風中形成的一個空腔。它向太陽延伸至700萬公里，向另一個方向延伸至土星軌道。它充滿著高導電性等離子體，幷包含由木星磁場隨行星自轉而產生的複雜電流。磁層將高能粒子捕獲在位於木星中心280,000到775,000公里之間的帶狀區域中。如果沒有遮蔽，輻射水平足以損壞電子裝置，對人體也具有致命性。這除了太陽系中存在的正常太陽輻射和銀河系輻射之外。

開發專案

我們預計木星系的開發將從外緣開始，逐漸向內發展。向內移動需要增加運輸能量，並且以後還要處理非常高的輻射水平。因此，從更容易到達的外軌道和衛星開始是有道理的。可以在那裡建立補給和支援站，為以後開發內太陽系做準備。木星的外圍區域也更容易從主小行星帶和特洛伊小行星區域到達，而這些區域之前已經開始開發。裝置和初始物資可以從這些已經開發的區域運送過來。

伽利略衛星的總質量超過火星質量的60%，是主小行星帶和特洛伊小行星區域總質量的130倍。它們彼此之間以及與先前階段的資源之間存在很大差異。豐富而多樣的物質來源使內太陽系最終的開發變得值得。高輻射水平以及靠近木星時所需的額外速度增加了開發的複雜性。額外的工作需要推遲它們的開發，直到存在足夠的需要。木星本身比環繞它的天體更難到達，所以除了引力彈弓之外的任何直接用途都將推遲到很久以後。

外太陽系

所有外太陽系的衛星都有不規則的軌道，比木星特洛伊小行星略小，它們的光譜與某些小行星型別相似。因此，它們很可能起源於被捕獲的小行星。後來的碰撞使這些小行星破碎，形成了當前具有相關軌道的群。不規則衛星與木星特洛伊小行星的平均距離相同。因此，到達它們並開始利用它們的資源應該是階段4D先前工作的延伸，使用相同的方案。雖然該區域的太陽能很弱（1天文單位強度的3.15%-4.3%），但輕型反射器應該能夠將其集中到可用水平。從木衛五（最大的外衛星）表面到達其周圍軌道只需要50-60米/秒，其餘衛星所需的相對速度更小。因此，開採和運送到加工廠應該很容易。主小行星帶和特洛伊小行星區域的總物質和能量資源遠多於木星外太陽系。因此，開發該區域的可能原因是邁向內衛星的更大資源的一步。

內太陽系

木星內太陽系有非常高的自然輻射水平，來自被捕獲的粒子帶。因此，早期開發將依賴於整體遮蔽和主動遮蔽，以及來自輻射水平較低、距離較遠的軌道的遠端控制。未受保護的輻射水平會影響電子裝置和生物，對人體會迅速致命。我們不知道是否有實際的方法能夠從長遠改變輻射水平，因為木星磁場的強度和大小。

生產 - 當地生產的增長很可能遵循通常的路徑，首先是採礦，然後是種子工廠，以啟動其他產業。較小的外層衛星可以成為早期推進劑和物資的來源，以支援增長，隨著時間的推移，當地資源將會開發出來。木衛三，最大的衛星，的軌道速度為 1,938 米/秒，其他主要衛星的速度更低。因此，電磁彈射器可以將貨物直接拋入軌道，以便在充足的陽光下進行加工，或者運輸到其他目的地。整個系統中廣泛存在水，可用於推進劑。根據衛星的組成，可能需要從周圍區域進口岩石和金屬材料。大型反射器將成為理想的早期產品，用於發電和供熱。

居住 - 由於靠近木星的高輻射水平，我們預計該地區的大多數居住地將位於更遠的地方。當需要人員時，他們可以居住在高度遮蔽的棲息地，並透過遙控儘可能多地進行操作。

運輸 - 來自先前開發地區的運輸將包括電推進、太空港加速和引力輔助的混合。人員和他們使用的物品將乘坐遮蔽的棲息地模組。大型衛星的早期登陸將需要高推力推進，而隨後的運輸可以使用太空港結構。

服務 - 早期服務包括科學、探索和通訊。後期的服務行業為 [待定]。

木星

我們預計在短期或中期內木星本身不會有太多開發。從軌道到大氣層的極高速度差需要比從地球軌道逃逸太陽系多五倍的能量。木星大氣中的氣體在外部氣態巨行星和 4F 階段的寒冷區域也有更容易獲得的來源。我們將保留此標題作為長期未來的佔位符，以及激勵發現新概念的動力。

5E 階段 - 外部氣態巨行星開發

本階段包括對外部三大巨行星的開發：土星、天王星和海王星 (SU&N)。它還包括 103 顆已知衛星，其中許多都很龐大，以及三個環系統，其中一個非常著名。可能還有更多目前太小太暗而無法找到的衛星。最後，該階段還包括圍繞三大行星的半長軸分別為 2000 萬公里、1200 萬公里和 1200 萬公里的軌道。一些衛星的軌道距離比這些距離更遠，但我們將其包括在本階段，因為它們圍繞各自的行星執行。土星很容易用肉眼看到，並且從古代就已知。天王星在沒有裝置的情況下勉強可見，而海王星的亮度大約是它的六倍，因此它們只在 1781 年和 1846 年被確定為行星。土星已被四艘航天器訪問過，包括向其最大的衛星土衛六部署著陸器。天王星和海王星只被旅行者 2 號航天器飛過一次。由於它們距離遙遠，並且每次只進行過一次簡短的訪問，我們對這些行星系統的瞭解不如對土星的瞭解完整。

5E 階段在 5D 木星系統之後開始，原因有幾個。更遠的行星需要更多的運輸能量才能到達，但與此同時，太陽能對於推進和其他需求來說也更弱。旅行時間明顯更長，大多數方法需要數年時間，而且溫度非常低。它還在 4E 外行星際之後開始，因為這些行星位於這個更大的區域內，必須穿越這個區域才能到達它們。

區域特徵

土星

土星的軌道距離太陽 9.04 到 10.12 個天文單位，週期為 29.46 年。它的質量是地球的 95.16 倍，赤道半徑為 60,268 公里，極地半徑為 58,232 公里，使其成為最扁平的主要行星。像木星一樣，它是一顆氣態巨行星，沒有明確定義的表面。相反，大小是在大氣壓等於地球海平面壓力處測量的。上層大氣約為 96.3% 氫、3.25% 氦、0.45% 甲烷，以及微量的氨和其他氣體。溫度範圍從 10 kPa 水平的 84 K (-189 C) 到 100 kPa 水平的 134 K，以及 1-2 MPa 水平的 270-330 K (-3 到 57 C)。在這些高度，存在著一套複雜的雲層，它們的組成各不相同。由於扁平形狀和每 10.55 小時快速自轉，引力從兩極的 12.06 米/秒² 到赤道的 9.04 米/秒² 變化很大。這些值大約等於地球的值 (9.81)，但沒有簡單的方法可以在大氣中支撐自己來體驗它。該行星與其軌道傾斜 26.7 度。土星區域的太陽能通量為 1 個天文單位強度的 0.95%-1.26%，除非被行星、衛星、環或土衛六的大氣阻擋。該區域的總可用太陽能平均為 186 億太瓦。

土星擁有一個複雜的系統，包括 62 顆已知的衛星和多個環。整個系統的總質量約為 1.4 x 10²³ 千克，或地球月球的 1.9 倍。其中七顆衛星足夠大，能夠透過自身引力變得圓形。最大的土衛六 包含了圍繞土星執行的質量的 96% 以上，其大氣中包含 95% 氮氣和 5% 甲烷，氣壓為 147 kPa，大約比地球高 45%。這些衛星可以分為內部的規則衛星，它們傾角低，半長軸小於 150 萬公里，以及外部的不規則衛星，它們距離行星超過 300 萬公里，傾角更高，軌道更偏心。較大的衛星通常覆蓋著水冰，土衛六也擁有甲烷和乙烷的碳氫化合物湖泊。這些環是由 99.9% 的水冰構成。

土衛六的軌道週期為 15.945 天，並且潮汐鎖定在土星上，因此白天和夜晚的長度相同。從土星系外部匹配軌道需要 2.3 公里/秒的速度，逃逸速度為 2.64 公里/秒。表面重力為 1.35 米/秒²。總表面積為 8300 萬平方公里，或地球陸地面積的 56%。表面溫度為 94K (-179 C)。

天王星

天王星距離太陽 18.33 到 20.11 個天文單位，週期為 84.02 年。它的質量是地球的 15.91 倍，赤道半徑為 25,559 公里，極地半徑為 25,362 公里。天王星是一顆冰巨星，主要由比氦重的元素組成。它仍然擁有厚厚的大氣，主要由較輕的元素組成，上層大氣為 83% 氫、15% 氦、2.3% 甲烷，以及微量的其他化合物。100 kPa 水平的溫度為 76 K (-197 C)，在 10 MPa 深度處上升至約 330 K (57 C)，該深度比前者低 300 公里。它們之間存在多個雲層。名義表面重力為 8.69 米/秒²，由於其 -17.24 小時的自轉週期，赤道處的重力約減少了 0.25 米/秒²。自轉週期為負，因為天王星與其軌道傾斜 98 度。天王星區域的太陽能通量為 1 個天文單位值的 0.245%-0.30%，除非被遮擋。該區域的總可用太陽能平均為 16.7 億太瓦。

天王星擁有 27 顆已知的衛星以及一組狹窄的環。五顆主要衛星距離行星 129,000 到 583,000 公里。它們的直徑為 470 到 1575 公里，總質量為 9.1 x 10²¹ 千克，或地球月球的 12.4%。所有五顆衛星上都檢測到水冰，其中一些衛星上還檢測到二氧化碳或碳酸鹽礦物。

海王星

海王星的軌道非常圓，距離太陽 29.81 到 30.33 個天文單位。它繞太陽執行一圈需要 164.8 年，因此它自 2011 年發現以來只完成了一圈。它的質量略大於天王星，是地球的 17.15 倍，大小几乎相同，赤道半徑為 24,764 公里，極地半徑為 24,341 公里。像天王星一樣，它是一顆冰巨星，其大部分質量是由比氦重的元素組成，但擁有厚厚的大氣，包含近 80% 的氫、19% 的氦、1.5% 的甲烷，以及微量的其他氣體。100 kPa 水平的大氣為 72K (-201 C)，在 5 MPa 深度處達到 273 K (0 C)。名義表面重力為 11.15 米/秒²，由於 16.1 小時的自轉週期，赤道處的重力大約減少了 0.29 米/秒²。該行星與其軌道傾斜 28.3 度。海王星區域的太陽能通量幾乎恆定，為 1 個天文單位值的 0.108%-0.113%，除非被某些東西遮擋。該區域的總可用太陽能平均為 6.79 億太瓦。

海王星擁有 14 顆已知的衛星和五個環。只有一顆衛星，海衛一 足夠大，可以成為球形，直徑為 2702 公里，質量為 2.14 x 10²² 千克 (地球月球的 29%)。其餘衛星的總質量只有海衛一的 0.4%。海衛一被認為是捕獲的柯伊伯帶天體，因為它有逆行軌道。它比冥王星更大更重，冥王星是一個柯伊伯帶天體，其軌道與海王星的軌道交叉。海衛一擁有稀薄的氮氣大氣，表面似乎由約 55% 的固態氮、約 25% 的水冰和約 15% 的二氧化碳冰組成。它目前距離海王星 355,000 公里，軌道週期為 -5.877 天。由於它是潮汐鎖定的，因此這也代表了白天和夜晚的長度。從該區域外部到達海衛一的軌道需要 1.8 公里/秒的速度變化，而從表面逃逸的速度為 1.455 公里/秒。表面溫度只有 38 K (-235 C)，

開發專案

所有巨行星都沒有易於接近的固體表面，其大氣層主要由氫組成，使得浮空系統難以實現。它們還需要高速才能到達或從其表面起飛。因此，這些行星本身的開發將非常有限。大部分開發將利用這些行星的眾多衛星和環係獲取資源，並利用三個星系的軌道或地表位置。開發可能會從第四階段E和第五階段D的延伸開始，因為木星和內側半人馬座星體得到足夠發展後，可以作為向外圍行星運送裝置和物資的中轉站。然後，它將依次向每個行星的內部發展。與其他階段一樣，早期開發將側重於開採用於更發達地區的材料。此階段涉及長距離和相對惡劣的環境，因此在開始之前需要進行大量的研究和開發。多個先前階段的早期開發應為其提供足夠的時間和經驗。

生產

由於太陽輻射通量較低，需要大型輕質反射器將其提升到可用水平，或者使用核能等替代能源。土衛六的軌道速度為1.86公里/秒，使得氣體開採特別容易。SU&N的軌道速度和赤道自轉速度之差分別為15.2、12.5和13.9公里/秒。這可能足以從軌道上開採其大氣層。

氦-3已被提議作為一種低輻射核聚變燃料。核聚變本身尚未解決，氦-3-氦-3反應比氘-氚反應更難，而氘-氚反應是當前研究的主要目標。如果技術問題得到克服，並且有需要，天王星和海王星的大氣層中氦含量最高，因此氦-3同位素含量也最高。同時，核聚變反應堆將可用於在合理的時間內前往這些行星。此類應用距離未來還很遙遠，技術可能會朝著不可預知的方向發生巨大變化。因此，現在為這類專案制定計劃還為時尚早，但我們可以注意到其長期開發的可能性。

居住

所有三個外太陽系巨行星都具有磁場，這些磁場會產生捕獲高能粒子的帶狀區域。這些帶狀區域比木星周圍的弱，但對未受保護的人員和電子裝置來說仍可能存在危險。由於木星是最糟糕的情況，先前階段已經開發出相關設計，但還需要更多工作來了解這些帶狀區域在外圍不同區域的嚴重程度。即使在輻射帶之外，太陽和宇宙輻射普遍存在於整個太陽系中，因此需要適度的防護措施。

運輸

從地球軌道直接轉移到SU&N區域的ΔV分別為10.3、11.3和11.7公里/秒，最後一個數值接近太陽系逃逸速度12.3公里/秒。到達後與區域內行星軌道匹配需要5.45、4.65和4.05公里/秒。區域邊緣的軌道速度分別為1.377、0.695和0.755公里/秒，行星周圍的低軌道速度分別為25.0、15.0和16.5公里/秒。因此，區域內的目的地需要額外的ΔV，具體數值有所不同。從地球到達這些區域可以使用行星引力彈弓，所有三個外太陽系巨行星及其較大的衛星都具有足夠的質量，可在到達和後續軌道變化時提供幫助。較大的衛星可能能夠支撐足夠穩定的軌道，以便建立軌道空間站，從而降低前往地表或從地表返回的所需速度。

SU&N的低軌道週期分別為250、180和155分鐘，它們在區域邊緣的軌道週期分別為2.89、3.44和3.16年。區域內不同點之間的運輸時間將根據使用的運輸方式而異，還需要考慮軌道配對和傾角變化的需求。從地球直接轉移的軌道到達這些區域需要6、16和30年。這些數值很高，因此對於人員和裝置，您可能希望在旅程中做一些有意義的事情，或者使用更快的運輸系統。對於散裝貨物，您可以使用速度較慢但效率更高的路線，並利用引力彈弓。

外太陽系運輸的動力來源尚待確定。核燃料的能量密度約為80太焦耳/千克，而地球附近的太陽能電池板的能量密度約為80吉焦耳/千克。因此，相對輸出取決於核反應堆燃料能量轉換為有用輸出的轉換效率，以及反應堆系統質量與燃料負荷的質量比。與用於太陽能電池板的矽或用於濃縮反射器的鋁/鎂相比，裂變材料相對稀少。因此，對於大規模能源需求，太陽能來源具有更好的材料供應。然而，在陽光微弱的遙遠地區，核能方法可能更具優勢。儘管反應堆會釋放有害輻射，但太陽系的許多地方本身就充滿了有害輻射。保護人員和裝置的遮蔽也能使其免受這兩種輻射源的影響。

服務

早期服務可能包括科學、探險和通訊。後期的服務行業為[待定]。從地球到SU&N區域的往返通訊時間分別為2.19-3.12、4.78-5.87和7.96-8.71小時。如果需要在地球處於對日點時保持通訊，則需要中繼鏈路，這會略微增加最大時間。