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2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行?

T客邦 標誌 T客邦 2018/10/27 ifanr
2022 年後,中國人抬頭看向天空時,可能會看到一顆新的、很亮的星體,它也許是一顆「人造月球」,還是用來當路燈的那種。近日,四川成都天府系統科學研究會向媒體表示,他們參與主導的「人造月球」專案有機會在 2022 年初步實現

把鏡子放在天空中反射太陽光

這個專案的原理很簡單,跟小學生科學課堂上用鏡子反射太陽光的思考邏輯一樣。

2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? © 由 Home Media Group (II) 提供 2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行?

「人造月亮」的計畫是這樣的:在 2022 年, 3 顆攜帶大型太空反光鏡的人造太空照明衛星升空,部署在距離地球 500 公里以內的低地球軌道上,這三面巨大的反光鏡等分為 360 度的軌道平面,可以實現交替對同一地區 24 小時不間斷的照射。

反射到地面的太陽光可以覆蓋地表 3600-6400 平方公里的範圍,預計最大亮度是月光的 8 倍。

2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? © 由 Home Media Group (II) 提供 2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行?

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

有學者表示,這樣的做法會影響生物作息。不過參與專案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均可做調整,照明精度也可控制在幾十米之內。

據悉,目前這個專案已經由科研機構和企業完成了方案論證和初步設計,接下來在 2020 年會完成第一顆衛星的發射、入軌、展開和照明這些步驟的系統驗證,最終在 2022 年發射完三顆衛星。

武春風表示,「人造月亮」可以透過反射利用太陽光,與地面的路燈協同照明,這樣可以節省基礎設施用電的消耗。按照他的說法:

以對成都 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給災區供電。當某個地區因自然災害發生大範圍停電陷入黑暗時,當地居民或許可以使用人造月亮的照明。

面對這樣一個「放衛星為地球照明」的行為,網友提出了一些疑問:

最強亮度為月光的八倍,那麼能穿透大氣運動的雲層嗎?

即使要照明的地方沒有雲層,那能穿透霧霾嗎?

這些問題都需要「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,它需要克服的困難還有很多,比如太陽風是否會影響鏡面反射率,會不會被太空垃圾擊中……

還有就是會不會有其他國家反對,因為類似這個大膽的想法,早在二戰的時候就有人提出,當時的目的還是作為軍事應用。

這個大膽激進的想法來自歐洲火箭之父

2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? © 由 Home Media Group (II) 提供 2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行?

我們都知道,凹面鏡以特定的角度對準太陽後,可以將陽光聚焦到一個光點。這個光點產生的熱量,可以點燃奧運會的火把,甚至可以融化鋼鐵,這主要取決於凹面鏡的大小。

如果有一個超大的凹面鏡,被放在地球軌道上,並且可以隨時修改光點對準的地點,那麼它就是一個能夠焚山煮海的超級武器了。

2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? © 由 Home Media Group (II) 提供 2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? 我們可以腦補一下加州山火,圖片來自:naplesherad.com

德國在二戰時期曾經想要製作這樣一個武器,名字為「太陽炮」(Sun Gun),用來在戰爭中摧毀敵人的城市。

2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? © 由 Home Media Group (II) 提供 2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? 赫爾曼 ‧ 奧伯特

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

2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? © 由 Home Media Group (II) 提供 2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行?  LIFE 雜誌當年的報導

1945 年 7 月的《Life》雜誌報導了德國納粹這個驚人的想法。首先,他們想要發射一枚無人火箭,當火箭進入預定軌道後,放出六根長長的金屬纜繩,這些纜繩在火箭的旋轉帶動下自動延伸部署後,是太陽炮的主體骨架。

2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? © 由 Home Media Group (II) 提供 2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? 「太陽炮」的示意圖

2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? © 由 Home Media Group (II) 提供 2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行?  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組件從地球運輸到太空中進行拼裝。按照計畫,這些鏡面是高純度的金屬鈉。

2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? © 由 Home Media Group (II) 提供 2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? LIFE 雜誌的插畫

此外,鏡面還會預留一個大圓孔,作為貨運火箭的接駁通道。從地面發射的火箭,需要嚴絲合縫地懟在這個圓孔上,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,這個專案需要耗費 30 億美元,用 10-15 年才能建成。他這樣描述自己的創意:

我的太空鏡(Space Mirror),就像是學校裡搗蛋的小男生用來將太陽光反射到教室裡的那一面。他們偶爾還會將光反射在老師的臉上,引起他的反感。而我就是那個已經對這個行為採集了大量資料,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的武器,否則世界歷史的進程都要改寫了。

2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? © 由 Home Media Group (II) 提供 2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? ▲阿基米德聚集太陽光摧毀敵人艦船

有人認為,赫爾曼 ‧ 奧伯特的想法,來自兩千多年前希臘關於阿基米德的傳說。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,用鏡子反射匯聚的光束點燃了敵人的艦隊

阿基米德是傳奇人物,而赫爾曼 ‧ 奧伯特在太空史上是一個不可忽視的先驅

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

2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? © 由 Home Media Group (II) 提供 2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? 火箭 V-2 剖面圖,奧伯特也有參與設計

第一枚具有現代意義的大型火箭 V-2 的發動機基本構造原理,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《飛往星際太空的火箭》,並在 1929 年發佈《通向太空之路》進一步闡述自己的理論。

他的理論影響了一代太空工程師,1989 年逝世的他,也很幸運地目睹了 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。

科幻小說裡「人造太陽」

相比現實世界,科幻世界裡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」這個「在軌道放鏡子反射太陽光給地球照明」的想法,在《三體》作家劉慈欣的短篇科幻小說《中國太陽》中也有類似的描述。

2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? © 由 Home Media Group (II) 提供 2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? 圖片來自:brecorder.com

小說中,「中國太陽」是一個面積達三萬平方公里的反射鏡,它在 3.6 萬公里高的同步軌道上向地球反射陽光,在地面看上去,天空中像多了個太陽。

按照書中的描述:

這個人造太陽可以以多種方式影響天氣,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上,精確地模擬出某一區域大氣的運動狀態,然後找準一個關鍵點,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。

由於這個鏡面受到太陽風影響發生了質變,於是需要太空蜘蛛人駕駛手扶拖拉機大小的機器去擦鏡面。這群人被稱為「鏡面農夫」,因為他們在銀色平原上做清潔,也很像在耕種著什麼。

科幻小說裡的「中國太陽」在二十年裡完成了很多事情,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;溶化乞力馬扎羅山的積雪以緩解非洲乾旱,使舉行奧運會的城市成為真正的不夜城等等。

2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行? © 由 Home Media Group (II) 提供 2022 年中國四川要用人造月亮來代替路燈照明?這是科幻小說還是真的可行?

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一樣,掠過太陽系的行星,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」還只是科幻小說裡面的場景。而中國的「人造月亮」什麼時候可以投入使用,我們等待新聞報導吧。

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