第259章 旋转栖息地
李水旺新一期视频：
今天的主题是旋转栖息地，这一主题的内容会相当长，所以我们马上切入正题。
我们今天的主题是旋转栖息地，想要了解旋转栖息地，首先要知道这类设施有着诸多选择，而它们的唯一共同点就是离心力。
如果你身处一个没有重力的地方，却想获得重力，目前我们能实现这一点的方法只有两种：要么聚集大量物质，利用其产生的自然重力；要么通过旋转模拟重力，说白了就是利用离心力来模仿重力的效果。
你大概率已经知道什么是离心力了，我们在日常生活中总会遇到这种力。
你可能也听过有人把它称作假想力，更准确地说，在惯性参考系中，离心力并不存在，但从实际应用的角度来说，它的效果真实可循。
说它真实，是因为它能像重力一样，把物体牢牢压在表面上，即便实际的重力并不存在。
而且只要你让旋转的航天器体积足够大，基本上比足球场还大就行，这种模拟出来的重力，对于大多数生物活动来说都能达到实用效果。
所以我们可以打造一个巨大的环形、圆柱形、环形山状的结构，或是任何具有径向对称性的物体，比如球体，让它旋转起来，其内壁就会成为可供行走的地面。
你甚至可以在上面跳上跳下，落地的位置也和预想的一致，因为这种模拟重力会一直起作用，即便你的脚离开地面也不例外。
由于科里奥利效应的存在，你下落的轨迹并不会是完全的垂直向下，但在规模合适的旋转栖息地上，普通人的跳跃幅度根本无法察觉这种落点偏差，除非借助高精度的仪器。
不过，这也让我们发现了利用旋转模拟重力的第一个问题：科里奥利效应可能会让人感到不适，它会作用在人体上，引发头晕和恶心。
就目前的研究来看，只要旋转速度低于每分钟两转，这种效应就不会对任何人产生影响，而且我们认为人类能够适应每分钟 20 转甚至更高的旋转速度。
这其实和晕动症的原理差不多。
问题在于，旋转速度越慢，产生的模拟重力就越弱。
这一点在空间站上倒也无妨，我们可以挑选对科里奥利效应敏感度较低的宇航员，采用低重力的设计方案。
比如打造一个直径 30 英尺的金属舱体，让它以每分钟 10 转的速度在太空中旋转，就能为宇航员营造出半重力的环境。
对于火星任务来说，这样的设计或许是可行的，毕竟宇航员本就需要适应火星的低重力环境，而且也可以准备大量的晕动药来应对可能出现的晕动反应。
但探讨重点并非空间站或航天飞船，而是成熟完备的旋转栖息地 —— 能让人类舒适地体验熟悉生活环境的地方。
因此，我们所关注的，是能以舒适的方式模拟出地球标准重力的设计，而非其他方案。
想要在低旋转速度下获得更强的模拟重力，就必须让旋转结构的直径更大。
如果希望在每分钟 2 转的阈值下模拟出地球重力，那么旋转结构的直径需要达到约 1500 英尺，也就是 457 米左右。
这基本是打造适宜人类居住环境的最低门槛，毕竟核心需求是居住的舒适性，结构可以做得更宽，但最好不要比这个尺寸更窄。
不过，结构的直径也不能无限制扩大，因为在不降低模拟重力的前提下，直径越大，结构所承受的应力就越大。
以钢材为例，通常认为其能支撑的旋转结构直径上限约为数英里；而对于凯夫拉纤维或碳纳米管这类材料来说，这个上限会高得多。
简单来说，一种材料在常规重力下的断裂长度，决定了用该材料打造、模拟地球重力的环形栖息地的最大周长，原理其实是相通的。
而且由于是在太空的真空环境中运行，除了启动旋转所需的初始能量外，后续几乎不需要额外补充能量就能维持旋转。
这也是真空环境中的机械飞轮能成为极具吸引力的储能电池方案的原因 —— 没有空气阻力带来的减速，甚至还能在紧急情况下，利用一部分维持旋转重力的能量来供电。
旋转栖息地的直径受建筑材料的强度和所需模拟的重力大小限制，但其长度却没有这样的约束，既可以是一个薄薄的环形结构，也可以是一个细长得超乎想象的圆柱体。
以上就是关于旋转栖息地的基础介绍，包括模拟重力的实现原理，以及设计时需要考虑的核心制约因素。
从长远来看，旋转栖息地的意义远不止为宇航员规避健康问题，我们要做的，是完成人类从未真正实现过的壮举：创造更多的生存空间。
诚然，我们曾打造过人工岛，也曾开山凿石、向上建造高楼，但总的来说，尽管我们让陆地和海洋变得更适合人类居住，却从未真正拓展过地球的生存空间本身。
地球是我们唯一的家园，它的面积是固定不变的。
如果想要容纳更多人口，只能依靠改进农业技术。
我们介绍过一些利用核聚变技术大幅提升地球人口承载能力的方法，在不破坏生态环境、不降低生活水平的前提下，实现人口的增长。
未来我们还会探讨其他进一步提升人口承载能力的方式，但归根结底，一颗星球能舒适容纳的人口数量终究是有限的，总有耗尽空间的一天。
而旋转栖息地，为我们提供了拓展生存空间的可能。
这类设施的经典设计是奥尼尔圆柱体，它的长度为 20 英里，直径为 5 英里，这个直径基本是钢材能支撑的、让人感到安全的最大尺寸。
这意味着它的内部表面积可达 314 平方英里，面积大约是关岛的 1.5 倍，罗得岛州的三分之一，长岛的四分之一，与岛国马耳他的面积几乎持平。
奥尼尔圆柱体绝对不是一个小物件。
如果使用钛合金，其可支撑的直径大约能达到钢材的四倍；而石墨烯这类材料，理论上能让我们打造出规模超乎想象的旋转栖息地。
我们还可以将多个这样的结构连接起来，像串香肠一样排成一列，或是以其他各种方式组合。
因此，材料强度并非限制旋转栖息地实际内部可用面积的关键因素，因为多个结构可以近乎无缝地连接在一起，形成一个更大的整体，只不过这个整体更像是群岛，而非一片广阔连续的平原。
不过，栖息地的层数也不能过多，因为即便只是为内部照明产生的废热，也会让环境变得过于炎热，即便在圆柱体上安装大量的辐射散热翅片，也难以解决这个问题。
在太空中，热量只能通过辐射的方式散发出去，就像地球自身向外散发热量的方式一样。
以上就是旋转栖息地的基本介绍，以及设计和建造这类设施需要面对的核心问题。
接下来，我们来聊聊其中更有趣的方面，还有一些需要攻克的挑战。
第一个也是最显而易见的大问题，就是成本。
目前，我们需要将每一份建筑材料都耗费巨资运送到太空中，这让旋转栖息地的建造成本高得离谱。
太空中有大量小行星可供我们开采利用。
如果未来人类能发明核聚变技术，那么自动化制造和 3D 打印技术也会得到极大的发展，再加上一种或多种低成本发射系统的建成，成本问题便可以暂时搁置。
毋庸置疑，从零开始打造新的生存空间是一项浩大的工程，但只要掌握了核聚变、先进制造技术和低成本发射技术这三项，实现这一目标就有了可能。
其实即便没有核聚变技术也能建造旋转栖息地，但核聚变技术能让我们省去很多麻烦，比如无需借助镜子将阳光反射到栖息地内部，也无需设置透明区域，甚至可以将栖息地建在离太阳较远的地方。
这意味着我们可以直接利用小行星带的小行星资源，无需将其拖到太阳附近，也无需打造巨大的抛物面镜来为栖息地采光。
在继续探讨之前，我们先来纠正一个关于旋转栖息地的常见误区：认为能看到这类设施在旋转。
到目前为止，你在其他地方看到的内容，几乎都把旋转栖息地描绘成正在旋转的样子。
尤其是有人提到在中空的小行星内部建造旋转栖息地时，总会说让小行星本身旋转起来，这种说法就大错特错了。
因为只有体积最大的那些小行星，才会产生些许可察觉的表面重力，而且所有小行星本质上都是由碎石松散聚集而成的，一旦为了模拟地球重力让其旋转，整个小行星都会分崩离析。
不过，利用中空小行星建造栖息地的思路本身是正确的，因为在你与太空之间的这些岩石层，能为你提供良好的辐射和陨石防护。
但关键在于，栖息地的防护层并不需要和内部的旋转结构一起转动，就像离心机或洗衣机的外壳不需要跟着内部一起旋转一样。
事实上，让防护层随旋转结构一起转动是非常愚蠢的做法。
带有旋转舱段的航天器，从外部根本看不到一个巨大的、正在转动的中心枢纽，能看到的只是嵌套在内部、不随之一同旋转的超级防护结构。
这样一来，承担防护作用的超级结构就不会因旋转承受各种应力，即便遭受撞击也能保持稳定。
更重要的是，任何物体撞击旋转的结构时，其相对撞击速度都会因旋转而加快或减慢，而撞击造成的损伤几乎与动能直接相关，而动能是与速度的平方成正比的。
即便有一半的物体撞击速度稍慢，另一半稍快，整体遭受的损伤依然会更大。
因此，在旋转栖息地内部，你会和结构一起旋转，根本察觉不到它在转动；而在外部，栖息地被不旋转的超级防护结构包裹着，同样看不到旋转的迹象，甚至这些防护结构还可能以相当慢的速度向相反方向旋转。
防护材料也不一定非得是岩石、冰或金属，宇宙中最常见的氢和氦，也能成为防护材料。
按重量计算，氢是抵御宇宙辐射的最佳材料之一。
所以我们可以在旋转栖息地周围，打造一个装满氢罐和其他防护层的非旋转超级防护结构，具体的防护设计可以参照航天器的标准。
这些氢还能当作燃料使用，我们的空气和水资源储备也能进一步增强防护效果 —— 辐射对空气和水基本没有影响，相比之下，让微陨石撞毁部分储备资源，总比伤及人类要好。
而在小行星采矿的背景下，我们大概率会利用采矿产生的矿渣来做防护材料。
不过，即便遇到太阳系中约一百万颗直径约一英里的小行星，我们也其实没必要将其挖空。
这种做法其实并不划算，在即便有微弱重力的大型小行星上铲运岩石，也像铲运泡沫塑料一样轻松；即便在谷神星 —— 如今被归为矮行星而非小行星的最大天体上，你也能轻而易举地举起一辆卡车。
而对于那些更小的、直径约一英里的小行星（这类小行星的数量是那些知名大行星的数千倍），你甚至能像踢皮球一样挪动和房子一般大的岩石。
在小行星上采矿，最大的问题是需要搭建一个穹顶，防止碎石飘入太空。
小行星本质上也并非整块的坚硬岩石，大多都是碎石堆聚而成的，所以开采时也无需进行大规模的挖掘作业。
在小行星内部建造设施，也不需要特别坚固的结构，因为这类天体体积小、重力极弱，即便在数百英尺的岩层之下，压力也小到不足以压碎一个空易拉罐。
因此，我们无需像在地球上采矿那样，对隧道进行加固支撑。
那为什么说挖空小行星的做法并不可取呢？
简单来说，这种做法会造成极大的材料浪费。
假设你发现了一颗形状规整的球形岩石小行星，直径约一英里，想要用岩石作为防护材料。
事实上，十几英尺厚的岩石层，就足以轻松抵御微陨石的撞击，并将宇宙辐射降低到接近地球表面的水平。
在地球上，我们头顶的大气层带来的压力约为每平方英寸 14 磅，也就是每平方米 10 吨，这相当于身处 10 米深的水下，或是 3 到 5 米厚的普通岩石层下所承受的物质质量。
也就是说，30 英尺厚的岩石层，能为你提供和地球大气层相当的防护效果。
即便你想要更高的防护等级，设置 100 英尺厚的岩石层 —— 这个厚度足以抵御除直接核打击外的任何威胁，也只用到了这颗直径一英里的小行星约 3% 到 4% 的物质，若是更大的小行星，这个比例会更低。
而挖空后剩下的空间，就只是被一层薄薄的岩石、水和钢材包裹的空壳而已。
那剩下的这些原材料该如何处理呢？
你可以将其运到其他地方，但岩石只有在提炼出铂、金、铱等贵金属后才有价值，除此之外，其出口价值微乎其微。
说实话，对于这个尺寸的小行星，分散开采其实会更便捷。
因此，不如将整颗小行星改造成一个直径扩大五到六倍的巨大中空球体，然后在接下来的数年里，慢慢将开采出的岩石替换成氢罐。
从长远来看，在核聚变经济体系下，用多余的矿产换取更多储存在外部罐体内的氢，才是更划算的选择，毕竟这些氢既能当作火箭燃料，又能起到防护作用。
仅仅是用于抵御宇宙辐射的氢，其中一小部分就能为环形栖息地提供数十亿年的照明和动力。
所以，我们可以将一颗小小的小行星，改造成一个内部带有旋转栖息地的巨大球体，球体的其余空间可以用作零重力储存区、工业区，或是建造更小的圆柱形设施，比如水培种植区。
如果面对的是更大的小行星，我们可以将其拆解，改造成多个较小的球体；如果不想打造更大的圆柱体，也可以将多个圆柱体以特定的几何形状排列，让它们的端部相互接触。
这也引出了另一个设计要点：旋转栖息地的半径并非必须全程保持一致，我们可以将其边缘设计成锥形，这样随着直径变小，模拟重力也会逐渐减弱。
我们还可以在栖息地的外壳上设计凹陷和凸起，这样无需填充大量的土壤和水，就能打造出更高的山丘和更深的湖泊。
类似气凝胶这类超轻且坚固的新型材料，也可以铺在表层土壤之下，起到辅助支撑的作用。
在地球上，我们的挖掘深度一般不会超过几米，大多数植物的根系也不会扎得太深，因此在旋转栖息地中，也没必要铺设数百米厚的土壤和岩石。
栖息地内部的照明，既可以通过圆柱体两端的镜子引入阳光，更理想的方式则是使用核聚变供电的灯具，这类灯具可以只发出人类可见或植物生长所需的特定频率光线，这样能大幅减少废热产生，让我们可以打造多层居住空间，同时不影响美观。
至于视野中向上弯曲的地平线，一部分可以通过打造山丘和山谷来打破视觉上的平坦感，而在规模非常大的栖息地上，这种弯曲的差异几乎是无法察觉的。
不过，有一个问题很难解决：这里的天空并非地球那样的蓝天白云，抬头看到的会是相邻的栖息地结构，而夜晚的星空，也会被其他栖息地的照明设备点亮。
我们可以通过设置大量湖泊来营造些许蓝色调（毕竟水本身就是蓝色的），而非大面积的草地和森林，但如果人们真的想要地球般的蓝天效果，或许可以在栖息地内部嵌套一个更小、更薄的圆柱体来模拟天空，当然设计不能只是简单地涂成蓝色，这样的设计理论上是可行的。
当你在厚厚的钢制外壳上铺设数米厚的土壤打造陆地时，在头顶建造一个巨大的液晶显示 “天空”，其实也并非什么难事。
再说了，只要有核聚变技术提供充足的电力，这都不是问题。
这些旋转栖息地可以建在太阳系的任何地方，比如行星周围、小型卫星或行星环附近，也可以建在奥尔特云，甚至是星际空间中。
它们的移动性也相当不错，尽管由于为了保证居住舒适性，其结构带有大量非必要的质量，并非理想的航天器。
星际空间中遍布着各种天体，两颗恒星之间的行星和小行星数量，可能比单颗恒星周围的还要多，甚至多得多。
这些旋转栖息地的规模，足以支撑起足够的基因库，即便相关技术还无法轻松解决基因瓶颈问题，也能满足需求。
举个例子，如果地球上某个意识形态或宗教团体，想要拥有一片属于自己的独立空间，他们可以选取太阳系中数百万颗小行星或彗星中的任意一个，将其改造成旋转栖息地，这样的栖息地足以永久支撑约一百万人生活，即便只是数千人，居住条件也会更加舒适。
只要掌握了相应的技术，这些栖息地其实也算是低配版的航天器，你可以设定航线向深空进发，远离其他人，如果觉得主流文明的生活方式难以接受，不想与其共处，这会是一个不错的选择。
而且，旋转栖息地也无需一次性建成，我们可以先打造一个小型的圆柱体，之后随着时间的推移将其延长，或是直接增加更多的圆柱体。
我们甚至可以将大部分预制的空圆柱体运到小行星附近，排列在其外部，然后在整个结构外围打造一层薄薄的外壳，再拆解小行星，将其材料用作外部防护层，并筛选出适合栖息地使用的部分。
至于在太阳系中能建造多少这样的旋转栖息地，这完全取决于你希望铺设的土壤厚度。
毕竟我们可以用氢作为主要的外部防护材料，如果将太阳系中所有的岩石行星拆解，用来打造铺设了约 10 米厚土壤和水层的旋转栖息地，那么打造出的栖息地总面积，相当于数百万个地球的居住面积。
土壤层越薄，可打造的居住面积就越大；土壤层越厚，居住面积则越小。
如果这些土壤主要用于种植粮食，而非以水培种植为主，那么这样的栖息地足以支撑的人口数量，是地球的数百万倍；如果土壤只是用于打造花园、草坪，以及一些专门的野生生物栖息地，那么人口密度甚至可以达到地球的数百倍。
好了，我们已经探讨了这些相对可行的设计方案，最后再来回顾一些规模更大、也更为知名的设计。
正如我之前所说，使用钢材甚至钛合金这类金属材料，能打造的旋转栖息地直径是有限的。
而自从发现了碳纳米管和石墨烯后，设计的上限被大幅提高，由此诞生了两种知名设计：毕肖普环和麦肯德里克圆柱体。
这些结构的周长可达数千英里，而非之前的十几英里，其规模大到几乎能被视作独立的行星。
它们的设计原理和之前的旋转栖息地一致，只是规模更大而已。
其实在发现碳纳米管之前，就已经有两个非常著名的科幻设计案例了。
其中规模较小、出现时间较晚、知名度也相对较低的一个，最早出现在伊恩・M・班克斯 1997 年的小说《腓尼基启示录》中，我们将其称为班克斯环。
这个环形结构的特别之处，在于其特定的旋转速度：它每 24 小时旋转一周。
这意味着如果让它的外侧朝向太阳，无需人工照明或镜子反光，就能模拟出地球正常的 24 小时昼夜循环，我们甚至可以给它设计一个轻微的倾斜角度，来模拟四季的变化。
当然，为了防止空气从结构中逸出，我们需要建造一面高达数英里的气墙，但由于这个结构的规模极其庞大，这面气墙几乎是看不到的，我们甚至可以将其塑造成人造山脉的样子，融入整体环境。
在班克斯环上，你能看到和地球一样的天空，体验和地球一致的昼夜交替，而且由于地平线距离极其遥远，中间的大气层会将其遮挡，你抬头只能看到头顶上方一道细细的 “桥梁”。
想要实现 24 小时旋转一周，同时模拟出地球般的重力，班克斯环的尺寸必须是特定的 —— 对于特定的行星重力和昼夜时长，只有一个唯一的直径能满足要求。
模拟地球重力和 24 小时昼夜的班克斯环，直径约为 200 万英里，其宽度可以任意设定，但宽度越大，夜晚的天空就会越亮，因为被阳光照射的一侧会持续发光。
即便是宽度仅 1000 公里的班克斯环，其夜晚的亮度也会超过满月，而这样的班克斯环，居住面积相当于数百个地球。
当然，你可以继续增加其宽度，但代价就是夜晚的天空会变得更亮。
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 0.5%，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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