給地球“撐傘”的天才工程師

李林斯

制造巨大而怪異的“鏡子”、給地球制造“遮陽傘”、造一個(gè)收集陽光的裝置……這些出人意料的創(chuàng)舉都是美國亞利桑那大學(xué)教授、天才工程師羅杰·安吉爾的杰作。

鏡子怪人與天文望遠(yuǎn)鏡

安吉爾是當(dāng)今世界最重要的光學(xué)專家之一，1941年出生于英格蘭。長大后，安吉爾先后求學(xué)于牛津大學(xué)、美國加州理工學(xué)院，之后再次回到牛津大學(xué)取得了哲學(xué)博士學(xué)位，并順利成為美國亞利桑那大學(xué)天文學(xué)教授。

或許是因?yàn)檎軐W(xué)對宇宙萬物的探索，安吉爾對于天空中那散發(fā)著耀眼光芒的太陽大感興趣，而那些能夠反射、折射光線的鏡子，則讓他深深為之著迷。制造出一面最大、最完美的鏡子，是年輕的安吉爾最大的追求。

一開始，安吉爾在自家的后院中嘗試自制出一個(gè)旋轉(zhuǎn)熔爐，然后他利用熔爐熔化掉了家中的派熱克斯玻璃（一種耐熱玻璃）餐具，做出了一個(gè)個(gè)小的拋物面圓鏡。這次成功給了安吉爾巨大的鼓舞，他感到自己的設(shè)想有很大的可行性，于是開始著手建立一座巨型旋轉(zhuǎn)熔爐。在安吉爾不懈地努力下，他終于和同事一起在自己任教的亞利桑那大學(xué)的地下建立起了一套巨型鏡片制造系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)巨大的旋轉(zhuǎn)爐、數(shù)控打磨和拋光工具以及一間測試塔，利用這套系統(tǒng)，安吉爾可以制造出一面面直徑達(dá)8.4米的巨大鏡子，這些鏡子據(jù)說是世界上最大、最接近完美的玻璃鏡，它們的尺寸和質(zhì)量遠(yuǎn)超過之前專家們預(yù)想中的可能性。

在別人的眼中，安吉爾簡直就像是個(gè)“鏡子怪人”，當(dāng)時(shí)的人們還不明白，制造出這么巨大的鏡子究竟有什么意義，難不成是給傳說中的巨人當(dāng)化妝鏡嗎？不過，這位“鏡子怪人”制造出的巨型鏡子，很快就找到了用武之地。

1990年，天文學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了太陽系之外的行星，整個(gè)科學(xué)界沸騰了。無數(shù)天文學(xué)家瘋狂地渴求放大觀察那些類似地球的行星，因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)的技術(shù)條件下，他們看到的那些行星相對于其環(huán)繞的恒星來說，就像是一個(gè)螢火蟲和有它100億倍光亮的燈泡，簡單來說，就是實(shí)在看不清。

在天文學(xué)家們愁得滿嘴起泡的時(shí)候，安吉爾那巨大而怪異的“鏡子”發(fā)揮了作用，他和同事內(nèi)維爾·伍爾夫一起操作紅外線優(yōu)化了望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)，使得那些“行星-恒星的亮度比”處于一個(gè)更有利于人們觀測的數(shù)量級。與此同時(shí)，他們還設(shè)計(jì)出了一款太空望遠(yuǎn)鏡，這個(gè)望遠(yuǎn)鏡的鏡面將由若干一米或幾米的鏡子組成，直徑最長可達(dá)75米，如果能夠?qū)⑺胖迷谀拘擒壍乐?，就可以從那里清晰地觀測宇宙了。雖然這個(gè)望遠(yuǎn)鏡因?yàn)橘M(fèi)用問題尚未能夠?qū)崿F(xiàn)，但是其設(shè)想?yún)s被天文學(xué)家們廣泛接受，許多天文望遠(yuǎn)鏡的制作理念都與當(dāng)初安吉爾他們的設(shè)計(jì)相雷同。而安吉爾制造出的巨型鏡子，也成為了地面上的天文學(xué)家制作天文望遠(yuǎn)鏡最好的材料，受到了眾人的追捧。

給地球撐把傘

安吉爾的巨型鏡子為觀測宇宙中的天體提供了便利，而他又開始琢磨著利用自己的光學(xué)知識為不斷變暖的地球降降溫。

其實(shí)，人類在認(rèn)識到溫室效應(yīng)對地球造成的破壞之后，一直都在努力試圖解決這個(gè)問題，比如植樹造林、節(jié)能減排、使用綠色能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源等等，但由于種種原因，這些方法都收效甚微。

作為光學(xué)專家，安吉爾從光學(xué)角度提出了一個(gè)在普通人看來近乎瘋狂的想法——在太陽和地球之間建造一把遮陽傘，從源頭上降低光照強(qiáng)度，從而抵消溫室效應(yīng)帶來的地球升溫，使地球溫度回落至工業(yè)革命前的水平。

這個(gè)想法在一般人看來，就像是天方夜譚，但安吉爾卻的確制定出了一份完美而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拈L期計(jì)劃：在30年的時(shí)間里制造出16萬億個(gè)微小的航天器，每80萬個(gè)航天器打包成一個(gè)重達(dá)3噸的“包裹”，這些“包裹”將會(huì)搭載航天飛機(jī)進(jìn)行長達(dá)數(shù)月的“星際旅行”，而它們旅行的終點(diǎn)是地球與太陽中心的一個(gè)重力穩(wěn)定點(diǎn)——拉格朗日點(diǎn)，那里和地球之間的距離相當(dāng)于地月距離的4倍。

當(dāng)“包裹”順利抵達(dá)之后，它將分散出80萬個(gè)像蛛絲一樣輕薄、直徑半米的透明小磁片，每個(gè)小磁片的重量都不會(huì)超過一只大蝴蝶的重量。當(dāng)數(shù)量累積到數(shù)萬億時(shí)，這些小磁片就會(huì)在地球和太陽之間形成一片寬達(dá)10萬千米的“云層”。隨著越來越多的“包裹”抵達(dá)“工作崗位”，這片“云層”將會(huì)轉(zhuǎn)移大約2%的地球所受的太陽輻射，使飽受溫室效應(yīng)摧殘的地球能夠稍稍涼爽一點(diǎn)。

在美國宇航局的支持下，這一想法目前正在向現(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)變。雖然聽上去這是一件極為龐大的工程，而且相關(guān)費(fèi)用也極為不菲，據(jù)估計(jì)整個(gè)工程的成本至少在5萬億美元，但是相對于地球氣溫升高將會(huì)給人類帶來的種種損失來說，或許這些付出也算不了什么。如果一切進(jìn)行順利，也許30年后，人類就不用再擔(dān)心地球升溫造成的種種不良影響了。

掀起能源革命

除了給宇宙打造“遮陽傘”，安吉爾還想要徹底讓太陽能代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，成為人類生活的主要能量來源。2008年，安吉爾自己組建了一個(gè)名為REhnu的公司來進(jìn)行集資與技術(shù)開發(fā)。

REhnu商業(yè)計(jì)劃的基石是坐落在亞利桑那大學(xué)體育館后的一個(gè)細(xì)長的鋼框架?？蚣苌习仓弥?平方米的鍍銀浮法玻璃，這種玻璃和經(jīng)常被家庭用來當(dāng)成窗戶或鏡子使用的玻璃同樣便宜且厚度相當(dāng)。有一個(gè)小的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)將這個(gè)框架時(shí)時(shí)轉(zhuǎn)向正對太陽的方向，這個(gè)經(jīng)過技術(shù)改造的鏡子能夠集中比平常多2.5萬倍的陽光，并將之引導(dǎo)進(jìn)一個(gè)耐用的硼硅玻璃球體當(dāng)中，球體透鏡在由太陽光子組成的集中光柱射入時(shí)，會(huì)像星星一樣閃出耀眼的光。

如果你用一個(gè)半厘米厚的鋼板代替球體透鏡被光柱擊中，你就會(huì)親眼目睹光柱的威力。3秒后，鋼板背面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)暗紅色的斑點(diǎn)；4秒后，光點(diǎn)由暗紅變成明亮的深紅；5秒后變成桔黃色；6秒后變成黃色；7秒后變成白色；到第8秒時(shí)，鋼板就要融化了。如此強(qiáng)烈的太陽光，其產(chǎn)生的能量到底會(huì)是個(gè)怎樣的數(shù)值呢？安吉爾告訴我們，在陽光亮度和利用率都達(dá)到完美的情況下，太陽可以給予我們的能量是每平米1千瓦。這意味著，如果一切都順利，人們可以從1平方千米的陽光中獲取10億瓦的能量，這相當(dāng)一個(gè)大型燃煤發(fā)電站的功效了。當(dāng)然，由于技術(shù)等條件的限制，現(xiàn)在人們可能需要用10或20平方千米的太陽能才可以產(chǎn)出10億瓦的電能，但考慮到成本、污染等元素，太陽能代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源可行性極強(qiáng)。

安吉爾正在全力推廣自己的太陽能發(fā)電方法，這種造價(jià)低廉的太陽能發(fā)電技術(shù)，或許在不久的將來，真能掀起一場能源革命，而到那時(shí)，再加上宇宙中的“遮陽傘”，地球的溫度想必會(huì)得到良好的控制，而安吉爾想要讓地球環(huán)境回到工業(yè)革命之前那美好的愿望，也可能會(huì)得以實(shí)現(xiàn)。