2018年我國國內一家企業提出了一個“人造月亮”的計劃,將在2020發射一個“人造月亮”,到2022年再發射3顆人造月亮。
這件事情在社會上引起了巨大的轟動,連英國BBC中文版,都刊發了相關的報道,稱:2020年,中國將發射人造月亮,用以代替路燈。當站在成都的街頭時,抬頭眺望夜空時,將看到兩個月亮同時出現的盛景。
Tips:所謂“人造月亮”,是一種攜帶大型空間反射鏡的人造照明衛星。據介紹,“人造月亮”可利用太陽光為城市提供照明,其光照強度最大可達到月光的8倍。
但到了2020年,我們的嫦娥5號都成功的將月球的土壤帶回來了,這原定今年發射的“人造月亮”連影兒都沒見到,這是怎麼回事呢?
神秘的月球?
在介紹“人造月亮”這個“複製品”之前,我們先來講講它的本體,我們的鄰居月亮。
月球,作為地球唯一的天然衛星。從古至今,都深深的吸引著地球人。嫦娥奔月、玉兔迎月,中秋節賞月吃月餅都是古人對月的喜愛,月亮因其獨一無二,成為中國人心中的“白月光”。
Tips:月球Moon是圍繞地球旋轉的球形天體。古時又稱為太陰、玄兔、嬋娟、玉盤。月球是太陽系中體積第五大的衛星,其平均半徑約為1737.10千米,相當於地球半徑的0.273倍。
但在欣賞之餘,我們不禁會想月亮到底是從哪兒來的?是嫦娥的廣寒宮還是外星人佈置的“眼線”?實際上,關於月亮的起源在21世紀都沒有定論。經歷過百年的爭論,目前學界留下了幾個相對靠譜的理論,分別是分裂說、俘獲說、同源說、碰撞說四種假說。
分裂說與同源說
分裂說是最早的解釋月球起源的假設,在1989年,英國天文學家喬治·達爾文的《太陽系中的潮汐和類似效應》一文中提出,月亮本來就是地球的一部分,只是因為地球的轉速太快,導致地球的一部分被甩了出去,這一部分物質在漫長的時間後逐漸形成了月球。
Tips:地球和月球有可能形成於同一個原生吸積盤,也就是說是同一團物質形成的。這個假說的漏洞在於無法解釋為什麼月球上的鐵元素比地球上少得多。
同源說與分裂說相似,都認為月亮和地球存在相連關係,只是不同於分裂說的月球來源與地球,同源說則認為地球和月球是“兄弟關係”。在太陽系形成早期,月球和地球都是太陽系中的星雲物質,在同一個區域旋轉、聚集形成天體,只不過地球比月球快一點先一步形成天體,成了“大哥”。
這兩個結論都在人類登月計劃成功後受到了質疑,在上個世紀美國“阿波羅號“成功登月。兩名宇航員成功地踏上了月球的土地,是世界航天史上劃時代的一幕,更是代表載人航天技術的首次成功。不僅如此,這次登月還收集了月球的相關資訊,其中最重要的就是採集到了月球表面的土壤。也正是因為這些土壤樣本,我們知道了,月球表面岩石的年齡極其古老,介於30億~42億年之間,而地球的岩石年齡最古老的只有38億年的時間,而且透過對比月球和地球的岩石樣本,發現兩者之間的化學成分差別很大。
Tips:月球土壤lunar soil,是指月球上所特有的土壤,研究發現,月壤中存在天然的鐵、金、銀、鉛、鋅、銅、銻、錸等礦物顆粒。
以上的結果,都表示月球的年齡可能比地球都還大,認為是”兄弟“關係的同源說和認為月球源自地球的分裂說也就自動敗退,不被主流學界認可。
俘獲說和碰撞說
此後,俘獲說和碰撞說就成了後起之秀。俘獲說認為月球只是太陽系中的一個小型天體,在漫長的宇宙漂流中無意間飄到了地球附近,在經過地球時被地球強大的吸引力所捕獲,成為了地球的衛星。還有一種是認為月球是被地球吸引過來的小型物質一點點聚集形成的。
Tips:俘獲說存在幾個令人質疑之處,首先這個學說無法解釋,月球的地質年齡為什麼比地球大,而且有些科學家認為地球沒有那麼大的引力能把月球捕獲。
於是,最受人認可的碰撞說就壓軸登場了。這個版本中,開頭和同源說有點像,都是說地球和月球是太陽系形成早期的星子演化而來,經過不斷的碰撞、吸積融合形成原始小天體。之後,在一個偶然的機會,那個小的天體以每秒5千米左右的速度撞向地球。劇烈的碰撞後,不僅改變了地球的運動狀態,使地球的自轉軸傾斜,而小的天體也被撞碎破裂,共同形成了現在的月亮。
Tips:受到小天體撞擊後,地球的地殼上的矽酸鹽和其他的物質受熱蒸發,被帶出了地球的軌道,其中的一小部分和破碎的小天體結合,成為了月亮的組成物質。
這個假說清晰地解釋了,為什麼月球表面含有與地球相同的成分,如鐵、鉻等元素。而在月球內部又有與地球不同之處。因此碰撞說也成為,目前主流學界最認同的理論假說。
不論月亮的來歷如何,它都是地球防線的守衛者,是我們中華民族的文化之一,不可或缺。而如今計劃發射的“人造月亮”,主要是為了照明。
人造月亮“先鋒”俄羅斯
最早提出“人造月亮”設想的是一位法國藝術家。某天,他走在巴黎的街頭,看到四周一片漆黑,於是就想要是能在地球的上空掛上一圈鏡子做成的項鍊,就可以把陽光反射到巴黎的大街小巷,這樣不論是白天還是黑夜就都是亮堂堂的。
Tips:1993年和1999年,俄羅斯先後兩次實施“人造月亮”的計劃,前一次基本取得成功,但第二次失敗了。
到20世紀,“人造月亮”計劃才真正成形,俄羅斯是世界上最早嘗試併發射“人造月亮”的國家。這是基於俄羅斯國情而設計的計劃,因為俄羅斯位於高緯度地區,受極夜現象影響,有的地方很早就黑了,白晝時間十分短暫,工作生活全靠燈光。但是靠燈光,一個是耗電,一個是不夠亮,所以俄羅斯科學家才想到設計一個“人造月亮”,利用反射太陽光的方式,人為地延長白晝。
1993年2月4日,俄羅斯發射了載有巨大反射鏡的飛船到自己的和平號空間站。這個疊好的薄膜反射鏡被送上天后,透過自傳的方式把卷起的部分甩開,變成一面直徑20米的圓形鏡子。之後,這個小小的鏡面,把太陽光反射出去,在地球上投射出了一道直徑長達4公里的光柱,亮度如同滿月。當時處於極夜的地區的俄羅斯人民,都看到了人造月亮的光輝,彷彿回到了白天。
Tips:和平號空間站是蘇聯建造的一個軌道空間站,蘇聯解體後歸俄羅斯。它是人類首個可長期居住的空間研究中心,同時也是首個第三代空間站,經過數年由多個模組在軌道上組裝而成。
這個計劃的成功,印證了人造月亮的可行性。於是在1999年,嚐到甜頭的俄羅斯又發射了一顆人造月亮。這次的人造月亮直徑達到了25米,而且其上還裝有能夠調整亮度的儀器,人可以在地面上調節亮度,讓反射下來的光束待在一個地方達數分鐘之久。按照計劃,它能照亮地面方圓七公里的範圍,而且因為使用了反射度更高的鏡面,這次的亮度可以達到滿月的5到7倍。
Tips:人造月亮展開的面是由鍍鋁膜合成膠片製成薄膜鏡面,它像向日葵似的朝向太陽,將太陽光從太空反射到了地面,這束光會陸續出現在所有和平號太空站經過的國家。
但可惜的是,1999年2月4日,第二顆月亮的薄膜反射鏡在開啟時,不幸出了岔子,薄膜反射鏡不知道為什麼和空間站的天線攪在了一起,在宇航員的搶救中,脆弱的反射鏡竟被撕破了。於是,這顆時運不濟的人造月亮只能啟動自毀程式,墜入地球大氣層中。之後的俄羅斯雖然設計了第三次的發射計劃,但由於當時的俄羅斯政局不穩,經濟動盪,沒有預算來發射人造月亮,於是這個計劃就被宣佈中止。
我國首個人造月亮計劃
俄羅斯是出於蘇聯解體後的經濟、政治雙重打擊才宣佈停止人造月亮計劃,但我國確實不缺錢也不缺人,為什麼我們的人造月亮遲遲不能升空呢?這其中有著多方面的因素。
按照成都這家公司公佈的計劃,發射的人造月亮將會為成都24小時不間斷提供光源,光斑面積將達到3600到6400平方千米左右,光照強度大約是月光的8倍,街道從此不再需要路燈。如此龐大的計劃,需要的資金難以估量。
Tips:失重,是指物體失去了重力場的作用,當物體處於失重狀態時物體除了自身重力外,不會受到任何外界重力場影響
要使人造月亮長時間停留並可以人為控制光的亮度,難度也太大。要讓一個地方持續接受人造月亮的照射,那麼這顆人造月亮的星下點必須靜止不動,其軌道就必須是位於赤道上方3.6萬千米的靜止軌道,但是由於受到引力和壓強的作用,人造月亮很難一直停留,一旦被吹跑了成本就收不回來了。而且還有人為控制光照的調整裝置,看看俄羅斯的前車之鑑,這很容易翻車的好嗎?一個不小心反射薄膜就碎了。
而且人造月亮的發射還會帶來諸多的弊端。首先就是光汙染,光汙染是一種新型的環境汙染,主要包括白亮汙染、人工白晝汙染和彩光汙染。而人造月亮的亮度是正常月亮的8倍,夜間亮度過大會提高人類患上肥胖、抑鬱等疾病,甚至還會影響天文觀測。
Tips:在日常生活中,人們常見的光汙染的狀況多為由鏡面建築反光所導致的行人和司機的眩暈感,以及夜晚不合理燈光給人體造成的不適感。
一到夏天,成都人都恨不得天天泡在涼水裡,晚上越亮的話溫度就越高,怕不是晚上覺都睡不著。而且,世間的生物都依賴於日升月落、晝夜交替的規律變化,白天工作晚上休息,夜間太亮,會影響夜間活動的動物和人類的生物鐘,可能會導致有些動物的死亡或者人類睡眠系統紊亂,引起失眠等病症。
人造月亮的軍用、航空用途
二戰時期的火箭之父赫爾曼·奧伯特就曾想過在地球上空安裝一個面積達九平方公里的巨型凹面鏡,透過火箭帶到地球上空組裝,聚焦光線摧毀地方城市的計劃。
Tips:太陽風,天文名語,是指從太陽上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流。在不是太陽的情況下,這種帶電粒子流也常稱為“恆星風”。
航天上提出過太陽帆計劃,利用太陽無時不刻散發的輻射,也就是太陽風,發射一個類似風車的反射鏡,把鏡面的反射率做得足夠高,重量又足夠小,就可以藉著太陽風,在宇宙中穿行,減少能量的損耗。
結語
目前各國,都在進行相關的科學實驗,日本的太陽帆計劃,即“伊卡洛斯計劃”在2010年已經可以控制它的姿勢,算是給這個計劃開了個好頭,後來的科學家看到了成功的曙光。
Tips:太陽帆計劃是指將用傳統的火箭將帆飛船送到距地球150萬公里的地方,在此航天器展開一個直徑70米的帆,使飛船向太陽方向繼續飛行,並與地球保持同步。並且將太陽磁暴襲擊地球的預警時間提前了一倍。
人造月亮到底是個噱頭,還是負面影響大於正面影響,其中涉及到航空航天、天文觀測、生態環境等等多個方面,不是一拍腦殼,就可以立即啟動的,需要經過各方論證探討方可實施。
人造月亮,是否還要延遲,估計還得好好考慮如何平衡其中的利弊了。