2022 年中國將用人造月亮做為夜間照明!科幻小說想法真能落實嗎?

作者 | 發布日期 2018 年 10 月 22 日 12:30 | 分類 中國觀察 , 天文 , 科技趣聞 follow us in feedly

2022 年後,你抬頭看向天空時,可能會看到一顆新的、很亮的星體,它也許是一顆「人造月球」,還是當路燈的那種。



近日,四川成都天府系統科學研究會向《科技日報》表示,他們參與主導的「人造月球」計畫有望在 2022 年初步達成。

把鏡子放在天空反射陽光

這個計畫的原理很簡單,跟小學生上科學課時用鏡子反射陽光的思路一樣。

「人造月亮」的計畫是這樣的:2022 年,3 顆攜帶大型空間反光鏡的人造空間照明衛星升空,部署在距離地球 500 公里以內的低地軌道,這 3 面巨大的反光鏡等分為 360 度軌道平面,可交替對同一地區 24 小時不間斷照射。

反射到地面的太陽光涵蓋地表 3,600~6,400 平方公里,預計最大亮度是月光的 8 倍。

真的月球距離地球 38 萬公里,這顆人造衛星離地球近得多。但由於直徑問題,這顆人造月亮在地球人的角度看來,並不是又大又圓的月亮,而是一顆特別明亮的星星。

有學者表示,這種做法會影響生物作息。不過參與計畫的天府新區系統科學研究會主任武春風表示

「人造月亮」的光線強度與照明時長都可調整,照明精準度也可控制在幾十公尺之內。

據悉,目前這個計畫已由科研機構和企業完成方案論證和初步設計,接下來 2020 年會完成第一顆衛星發射、入軌、展開和照明等步驟的系統驗證,最終在 2022 年發射完 3 顆衛星。

武春風表示,「人造月亮」可透過反射陽光,與地面的路燈合作照明,這樣可以節省基礎設施用電的消耗。照他的說法:

以成都 50 平方公里區域提供照射為例,每年可節約電費開支約 12 億人民幣。

這顆「人造月亮」還有一個應用場景是幫災區供電。當某地區因自然災害發生大範圍停電陷入黑暗時,當地居民或許可使用人造月亮照明。

面對「發射衛星幫地球照明」的行為,網友提出一些疑問:

  • 最強亮度為月光的 8 倍,那能穿透大氣雲層嗎?
  • 即使要照明的地方沒有雲層,那能穿透霧霾嗎?

這些問題都要等「人造月亮」發射了才能得知,不過除了光線要穿透雲層和霧霾,需要克服的困難還有很多,比如太陽風是否影響鏡面反射率、會不會被太空垃圾擊中……

還有就是會不會被其他國家反對,因為類似的大膽想法,早在二戰時就有人提出,當時目的是當作軍事應用。

這個大膽激進的想法來自歐洲火箭之父

我們都知道,凹面鏡以特定角度對準太陽後,可將陽光聚焦到一點。此光點產生的熱量,可以點燃奧運的火把,甚至可以融化鋼鐵,這主要取決於凹面鏡的大小。

如果有一面超大的凹面鏡,放在地球軌道,並可以隨時修改光點對準的地點,那就是一個超級武器了。

▲ 加州森林大火。(Source:Flickr/Forest Service, USDA CC BY 2.0)

德國在二戰時期曾想製作這種武器,名稱為「太陽炮」(Sun Gun),用來摧毀敵人的城市。

▲ 赫爾曼· 奧伯特。(Source:By Unknown (Mondadori Publishers) [Public domain], via Wikimedia Commons

這個想法的雛形,由歐洲火箭之父赫爾曼‧奧伯特(Hermann Oberth)最早在 1923 年提出。

▲《Life》雜誌當年的報導。

1945 年 7 月《Life》雜誌報導了德國納粹這駭人的想法。首先,他們想發射一枚無人火箭,當火箭進入預定軌道後,放出 6 根長長的金屬纜繩,這些纜繩在火箭的旋轉帶動下自動延伸部署後,是太陽炮的主骨架。

▲ 「太陽炮」示意圖。

▲《Life》雜誌的插畫,這是組裝的想像場景。

接著,他們還打算陸續發射火箭將鏡面零件從地球運輸到太空中拼裝。按照計畫,這些鏡面是高純度的金屬鈉。

▲《Life》雜誌的插畫。

此外,鏡面還會預留一個大圓孔,當貨運火箭的接駁通道。從地面發射的火箭,需要準確密合對上圓孔,然後為相當於一個巨型國際太空站的太陽炮提供物資補給。

按照赫爾曼·奧伯特的預想,這個計畫需耗費 30 億美元,10~15 年才能建成。他這樣描述自己的創意:

我的空間鏡(Space Mirror),就像學校裡搗蛋的小男生反射陽光到教室裡。他們偶爾還會將光反射在老師臉上,引起他的反感。而我就是那個已經對此行為採集大量數據,做了長期準備的老師。

礙於當時電子技術並不成熟,像太陽能電池、精密半導體這些零件都還沒有大規模應用。因此,赫爾曼·奧伯特的想法並沒有成為現實,德國納粹當時也沒能造出這種逆天武器,否則世界歷史都要改寫了。

▲ 阿基米德聚集太陽光摧毀敵人船艦。

有人認為,赫爾曼·奧伯特的想法,來自 2 千多年前希臘阿基米德的傳說。傳說古羅馬人侵略時,年邁的阿基米德召集整個城市的婦孺,手持鏡子在海岸線圍成一個拋物線陣型,用鏡子反射光束燒毀敵人的艦隊

阿基米德是傳奇人物,而赫爾曼·奧伯特在航太史也是不可忽視的先驅。

他是歷史上第一個完整介紹太空船及發射原理的人,且是第一個創立空間火箭點火理論公式,用數學方法闡明火箭脫離地球引力的方法和速度的人。

▲ 火箭 V-2 橫剖圖,奧伯特也有參與設計。(Source:By U.S. Air Force [Public domain or Public domain], via Wikimedia Commons

第一枚有現代意義的大型火箭 V-2 的引擎基本構造原理,就來自赫爾曼·奧伯特。赫爾曼·奧伯特在 1923 年發表關於火箭科學的論文《飛往星際空間的火箭》,並在 1929 年發表《通向航太之路》進一步闡述自己的理論。

他的理論影響了一代航太工程師,1989 年逝世的他,也很幸運目睹了 20 世紀人類探索太空的整個過程,包括各類探測器向太空發射和人類登月。

科幻小說的「人造太陽」

相比現實世界,科幻世界的宇宙探索進程就超前多了。就連赫爾曼‧奧伯特也是在童年時期就迷上朱爾‧凡爾納的科幻小說。

像「人造月亮」這種「在軌道放鏡子反射太陽光幫地球照明」的想法,在《三體》作家劉慈欣的短篇科幻小說《中國太陽》也有類似描述。

小說中,「中國太陽」是面積達 3 萬平方公里的反射鏡,它在 3.6 萬公里高的同步軌道向地球反射陽光,地面看去,像多了個太陽。

按照書中描述:

這個人造太陽可用多種方式影響天氣,比如透過改變大氣的熱平衡來影響大氣環流、增加海洋蒸發量、移動鋒面等,這一兩句話說不清楚。

其實,軌道反射鏡只是中國太陽工程的一部分,另一部分是一個複雜的大氣運動模型,它運行在許多台超級電腦,精確模擬某區域大氣的運動狀態,然後找到一個關鍵點,用人造太陽的熱量施加影響,就會產生出巨大的效應,足以在一段時間內完全改變目標區域的氣候。

由於這個鏡面受太陽風影響發生質變,於是需要太空人駕駛手扶拖拉機大小的機器去擦鏡面。這群人稱為「鏡面農夫」,因為他們在銀色平原上清潔,也很像在種什麼農作物。

科幻小說的「中國太陽」在 20 年裡完成很多事情,比如改變了西北氣候,讓三北防護林形成一條橫貫中國東西的綠帶;融化吉力馬札羅山的積雪以緩解非洲乾旱,使舉行奧運的城市成為真正的不夜城等。

最後,退役的「中國太陽」,透過一系列複雜的變軌飛行,像大航海時代探索人類未知的帆船,掠過太陽系行星,飛出太陽系,成為一艘不會回到地球的恆星際飛船。

當然了,「中國太陽」還只是科幻小說場景。中國的「人造月亮」什麼時候真正啟用,就等待新聞報導吧。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:Flickr/Erik Drost CC BY 2.0)

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