“人造月亮”:当痴人说梦即将变现
2018-12-19 13:42:06    《中国中学生报》
  
  两年后,中国有3颗“人造月亮”将发射上天。
  
  据科技日报10月18日报道,一种携带大型空间反射镜的人造空间照明卫星将在2020年发射,实现对同一地区24小时不间断照射。
  
  历史上,“人造月亮”的构想从何而来?2020年,中国又将如何完成它的发射计划呢?
  
存在争议的阿基米德传说
  
  历史上,“人造月亮”的构想从何而来?这或许要追溯到两千多年前,古希腊先贤阿基米德利用反射镜聚焦太阳光,烧毁罗马敌舰的传说。
 
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  在阿基米德晚年的时候,古罗马帝国的军队发动了一次针对叙拉古的战争。古罗马的海军非常强大,出战的战舰每艘都有3层甲板,150名划桨手,还装载了75个士兵和25个军官。
  
  为了应对敌舰,阿基米德在海岸边安排了很多巨大的铜镜。这些镜子的镜面不是平的,而是向里凹陷。阿基米德令人调整镜子的角度,将太阳光通过镜面,照射到罗马军舰上。突然,一道白光射出,正中一艘战船,木制船体瞬间就被点燃了。
  
  几个世纪以来,这个传说在学术界饱受争议。方舟子在文章中指出,这种方法用到实战上很成问题:叙拉古士兵如何知道要准确地把光线对准哪一点?即使目标被一致对准了,罗马战船怎么会保持静止一段时间让他们聚焦?浸泡在海水里的战船是否能像干木头那样被点燃?如果点燃了,火势很小,会不会很快就被船上的士兵扑灭?
  
未能成真的德国“太阳炮”
  
  尽管传说有待考证,但是利用镜面反射阳光的原理一直被后人沿用至今。二战期间,德国著名火箭科学家赫尔曼·奥伯特曾设想制造太空武器“太阳炮”(Sun Gun):向太空发射一个由金属钠制成,直径超过100米的巨型反射器,利用它将太阳的能量聚焦在地球上的某个地点,从而焚毁敌方城市,或者将海洋部分区域变成沸水。
 
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  奥伯特认为,面积接近5000平方英里的“太阳炮”能够在地面大约2000平方英里(约合5100平方公里)的区域内形成一个明亮的高温区。如果将其面积扩大1倍,所能产生的效果将增至原来的4倍,让地表温度达到392华氏度。尽管这一温度不足以熔化城市和摧毁战舰,但足够给敌方造成心理震慑。
  
  除了作为威力巨大的天基武器,太阳炮”本身还可充当一个巨大的载人太空站,其部分区域将安装反射阳光的防护装置,以防止宇航员死于阳光照射产生的高温。
  
  奥伯特提出,完成这一建造需要10-15年时间,耗资30亿美元。在第二次世界大战中,火箭科技还处于萌芽阶段,想要发射这台必须部署至高层轨道的“太阳炮”无疑是痴人说梦。
  
发射2次的俄罗斯“旗帜”项目
  
  20世纪九十年代,为了解决苏联极地地区在极夜的照明问题,苏联航天科学家弗拉基米尔·瑟罗米亚特尼科夫(Vladimir Syromyatnikov)想到了太阳反射镜方案。这一“反射镜”被人们称作“太空镜面”(Space Mirror),属于俄罗斯实施的“旗帜”(Znamya)项目。该项目原计划发射三次,但最终只实施了两次。
 
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  不同于因战争失败而被迫终止的“太阳炮”计划,1993年,苏联解体后仅两年,俄罗斯就开展了第一次太空镜面反射实验,即“旗帜2”(Znamya 2)。这次实验相当成功,太阳反射镜成功照亮了一个5公里宽的区域,亮度几乎可以和满月相媲美!
  
  1999年,俄罗斯实施“旗帜2.5计划”。通过角度的精准调节,其亮度理论上可以达到满月的5~7倍,光束直径最大可达到7公里左右。但这一次,意外发生了。当时,一片镜片夹在了和平号空间站的通信天线中,坚固的通信天线迅速扯破镜片,导致太阳镜失去控制。最终,这次尝试宣告失败,加上苏联解体后经济濒临崩溃边缘的现实困境,俄罗斯取消了“旗帜”项目,原计划发射的“旗帜3”计划被迫砍掉,不再实施。
 
影响天气的“中国太阳”
  
  除了遥远的传说和历史上的各国探索,对“人造月亮”类似的描述,也出现在刘慈欣的短篇科幻小说《中国太阳》中。小说中,“中国太阳”是一个面积达三万平方公里的反射镜,在 3.6 万公里高的同步轨道上向地球反射阳光。从地面上看,天空中像多了个太阳。
 
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  书中描述,这个人造太阳可以以多种方式影响天气,比如通过改变大气的热平衡来影响大气环流、增加海洋蒸发量、移动锋面等。科幻小说里的“中国太阳”在二十年里完成了很多事情,比如改变了西北气候,让三北防护林形成一条横贯中国东西的绿带;溶化乞力马扎罗山的积雪以缓解非洲干旱,使举行奥运会的城市成为真正的不夜城等。最后,退役的“中国太阳”,通过一系列复杂的变轨飞行,像大航海时代探索人类未知的帆船一样,掠过太阳系的行星,飞出太阳系,成为一艘不会回到地球的恒星际飞船。
  
2020年发射的3颗“人造月亮”
  
  10月18日,科技日报刊登一则新闻,2020年成都将发射3颗“人造月亮”。报道指出,“人造月亮”是一种携带大型空间反射镜的人造空间照明卫星。按照计划,2020年,它将在我国三大卫星发射基地选其一展开发射工作。届时,3面巨大的反射镜将等分360度的轨道平面,交替运行实现对同一地区24小时不间断照射,反射的太阳光可覆盖地表3600至6400平方公里的范围。
 
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  在远离地球38万公里的深空轨道上,直径为3476公里的月球正在转动,当到达满月时,它可以向地球的大部分地区辐射光。未来,“人造月亮”预计将在500公里以内的低地球轨道上,光强度损失比38万公里小得多,亮度可达到月光的8倍。
  
  有网友质疑,此举会影响生物作息。专家表示,“人造月亮”的光线强度与照明时长均可做调整,照明精度也可控制在几十米之内。考虑到大气运动等因素影响,工作区的实际光照度大致相当于夏季的黄昏时刻。届时,人们能感受到的光照度,为路灯光照度的五分之一左右,而且其可以做到“指哪打哪”“亮度可调”,不必担心“生物钟错乱”这种问题。在“人造月亮”运转期间,人们仰望夜空,只会看见一颗格外明亮的星星,而不是大家想象中的一轮圆月。
  
  在民用领域,“人造月亮”充分利用太阳光,与夜间的路灯照明形成互相补充,节约了大量基础设施用电消耗。在日照时间短的冬季,“人造月亮”提供照明,可起到适当让黎明提前、黄昏延长的作用。
  
  “目前,中国、俄罗斯、美国、日本、欧盟等都在开展空间能源应用项目的技术攻关与验证。反射镜这个设想想要早日实现空间能源利用,还需要脚踏实地的科研攻关和商业应用模式的探索。”有专家这样表示。
  
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