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 2022 年我国用人造月亮照明?这个想法我在科幻小说里见过  

2018/10/21 22:42:25 浏览:770 来源:  

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原标题:2022 年我国用人造月亮照明?这个想法我在科幻小说里见过

2022 年后,你抬头看向天空时,可能会看到一颗新的、很亮的星体,它也许是一颗「人造月球」,还是用来当路灯的那种。

近日,四川成都天府系统科学研究会向《科技日报》表示,他们参与主导的「人造月球」项目有望在2022 年初步实现。扑克之星

把镜子放在天空中反射太阳光

这个项目的原理很简单,跟小学生科学课堂上用镜子反射太阳光的思路一样。

「人造月亮」的计划是这样的:在2022 年, 3 颗携带大型空间反光镜的人造空间照明卫星升空,部署在距离地球500 公里以内的低地球轨道上,这三面巨大的反光镜等分为360 度的轨道平面,可以实现交替对同一地区24 小时不间断的照射。

反射到地面的太阳光可以覆盖地表3600-6400 平方公里的范围,预计最大亮度是月光的8 倍。

真· 月球距离地球38 万公里,这颗人造卫星距离地球近得多。但由于直径的问题,这颗人造月亮在地球人的角度看来,并不会是又大又圆的月亮,而是一颗特别明亮的星星。

有学者表示,这样的做法会影响生物作息。不过参与项目的天府新区系统科学研究会主任武春风表示:

「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。

据悉,目前这个项目已经由科研机构和企业完成了方案论证和初步设计,接下来在2020 年会完成第一颗卫星的发射、入轨、展开和照明这些步骤的系统验证,最终在2022 年发射完三颗卫星。

武春风表示,「人造月亮」可以通过反射利用太阳光,与地面的路灯协同照明,这样可以节省基础设施用电的消耗。按照他的说法:

以对成都50 平方公里区域提供照射为例,每年可节约电费开支约12 亿元。

这颗「人造月亮」还有一个应用场景是给灾区供电。当某个地区因自然灾害发生大范围停电陷入黑暗时,当地居民或许可以用上人造月亮的照明。

面对这样一个「放卫星给地球照明」的行为,网友提出了一些疑问:

最强亮度为月光的八倍,那么能穿透大气运动的云层吗?
即使要照明的地方没有云层,那能穿透雾霾吗?

这些问题都需要「人造月亮」发射了才能得知,不过除了光线要穿透云层和雾霾,它需要克服的困难还有很多,比如太阳风是否会影响镜面反射率,会不会被太空垃圾击中……

还有就是会不会被其他国家反对,因为类似这个大胆的想法,早在二战的时候就有人提出,当时的目的还是作为军事应用。

这个大胆激进的想法来自欧洲火箭之父

我们都知道,凹面镜以特定的角度对准太阳后,可以将阳光聚焦到一个光点。这个光点产生的热量,可以点燃奥运会的火把,甚至可以融化钢铁,这主要取决于凹面镜的大小。

如果有一个超大的凹面镜,被放在地球轨道上,并且可以随时修改光点对准的地点,那么它就是一个能够焚山煮海的超级武器了。

▲ 我们可以脑补一下加州山火,图片来自:naplesherad.com

德国在二战时期曾经想要制作这样一个武器,名字为「太阳炮」(Sun Gun),用来在战争中摧毁敌人的城市。

▲ 赫尔曼· 奥博特

这个想法的雏形,由欧洲火箭之父赫尔曼· 奥博特(Hermann Oberth)在最早在1923 年提出。

▲LIFE杂志当年的报道

1945 年7 月的《Life》杂志报道了德国纳粹这个骇人的想法。首先,他们想要发射一枚无人火箭,当火箭进入预定轨道后,放出六根长长的金属缆绳,这些缆绳在火箭的旋转带动下自动延伸部署后,是太阳炮的主体骨架。

▲ 「太阳炮」的示意图

▲ LIFE 杂志的插画,这是组装的想象场景

接着,他们还打算陆续发射火箭将镜面组件从地球运输到太空中进行拼装。按照计划,这些镜面是高纯度的金属钠。

▲ LIFE 杂志的插画

此外,镜面还会预留一个大圆孔,作为货运火箭的接驳通道。从地面发射的火箭,需要严丝合缝地怼在这个圆孔上,然后为相当于一个巨型国际空间站的太阳炮提供物资补给。

按照赫尔曼· 奥伯特的预想,这个项目需要耗费30 亿美元,用10-15 年才能建成。他这样描述自己的创意:

我的空间镜(Space Mirror),就像是学校里捣蛋的小男生用来将太阳光反射到教室里的那一面。他们偶尔还会将光反射在老师的脸上,引起他的反感。而我就是那个已经对这个行为采集了大量数据,做了长期准备的老师。

碍于当时电子技术并不成熟,像太阳能电池、精密半导体这些零件都还没有大规模应用。因此,赫尔曼· 奥伯特的想法并没有成为现实,德国纳粹当时也没能造出这种逆天的武器,否则世界历史的进程都要改写了。

▲ 阿基米德聚集太阳光摧毁敌人舰船

有人认为,赫尔曼· 奥伯特的想法,来自两千多年前希腊关于阿基米德的传说。传说古罗马人侵略时,年迈的阿基米德召集整个城市的妇孺,手持镜子在海岸线围成一个抛物线阵型,用镜子反射汇聚的光束点燃了敌人的舰队。

阿基米德是传奇人物,而赫尔曼· 奥伯特在航天史上是一个不可忽视的先驱。

他是历史上第一个完整介绍了宇宙飞船及其发射原理的人,并且是第一个创立空间火箭点火理论公式,用数学方法阐明火箭脱离地球引力的方法和速度的人。

▲ 火箭V-2 横剖图,奥伯特也有参与设计

第一枚具有现代意义的大型火箭V-2 的发动机基本构造原理,就来自赫尔曼· 奥伯特。赫尔曼· 奥伯特在1923 年发布关于火箭科学的论文《飞往星际空间的火箭》,并在1929 年发布《通向航天之路》进一步阐述自己的理论。

他的理论影响了一代航天工程师,1989 年逝世的他,也很幸运地目睹了20 世纪人类探索太空的整个过程,包括各类探测器向太空发射和人类登月。

科幻小说里「人造太阳」

相比现实世界,科幻世界里的宇宙探索进程就超前多了。就连赫尔曼· 奥伯特也是在童年时期就迷上儒勒· 凡尔纳的科幻小说。

像「人造月亮」这个「在轨道放镜子反射太阳光给地球照明」的想法,在《三体》作家刘慈欣的短篇科幻小说《中国太阳》中也有类似的描述。

▲  图片来自:brecorder.com

小说中,「中国太阳」是一个面积达三万平方公里的反射镜,它在3.6 万公里高的同步轨道上向地球反射阳光,在地面看上去,天空中像多了个太阳。

按照书中的描述:

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、移动锋面等等,这一两句话说不清楚。

其实,轨道反射镜只是中国太阳工程的一部分,另一部分是一个复杂的大气运动模型,它运行在许多台超级计算机上,精确地模拟出某一区域大气的运动状态,然后找准一个关键点,用人造太阳的热量施加影响,就会产生出巨大的效应,足以在一段时间内完全改变目标区域的气候。

由于这个镜面受到太阳风影响发生了质变,于是需要太空蜘蛛人驾驶手扶拖拉机大小的机器去擦镜面。这群人被称为「镜面农夫」,因为他们在银色平原上做清洁,也很像在耕种着什么。

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。

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