“人造月亮”：深林人不知，明月來相照

一

嫦娥奔月、吳剛伐桂、玉兔搗藥等來自于古代的神話故事，體現(xiàn)出了月亮在中華文化中的重要地位。以月亮為載體表達(dá)思鄉(xiāng)、懷古、離合、悲歡等情懷更是文人墨客們的拿手好戲。

不過，最近有消息說我國科學(xué)家打算要發(fā)射“人造月亮”！

“人造月亮”，這聽起來似乎已經(jīng)高端到科幻的程度了。難道月亮也可以人造嗎？是的，你沒有聽錯。不但月亮能人造，咱還計劃發(fā)射3顆上天呢！

原來，成都一家科研機(jī)構(gòu)表示他們將在2020年完成首顆“人造月亮”的發(fā)射、入軌、展開到照明的整體系統(tǒng)演示驗證。預(yù)計到2022年，3顆“人造月亮”將發(fā)射升空。到那時，“人造月亮”的光亮可覆蓋地表3600平方公里～6400平方公里的范圍。它和真月亮不同的是，真月亮的光為視直徑為0.5度的面光源，而“人造月亮”的光近似于點光源。

倘若他們的計劃順利進(jìn)行并取得成功，那時的夜晚可就變得非常有趣啦：李白“舉杯邀明月”的時候，突然發(fā)現(xiàn)“對影”已經(jīng)成了一群人；李煜“無言獨上西樓”的時候，也得先看仔細(xì)哪個是“月如鉤”；盧綸再也看不到“月黑雁飛高”的景象了，“單于”更不可能“夜遁逃”了……

那么，我國的“人造月亮”項目究竟是怎么回事呢？

二

據(jù)該項目的專家介紹說，對我國“人造月亮”的準(zhǔn)確表達(dá)是：一種攜帶大型空間反射鏡的人造空間照明衛(wèi)星。它們預(yù)計會被部署在500公里以內(nèi)的低地球軌道上，其光照強(qiáng)度最大值將是現(xiàn)在滿月時月光強(qiáng)度的8倍。

那么，什么是低地球軌道呢？低地球軌道也叫近地軌道，是指航天器距離地面高度較低的軌道。一般來說，軌道高度在2000公里以下的近圓形軌道都可以稱之為近地軌道。

簡單地說，“人造月亮”項目就是要發(fā)射一顆攜帶了巨大反光鏡的衛(wèi)星到太空中去，然后利用它來反射太陽光，以便在夜晚實現(xiàn)對特定區(qū)域的照明。這里的原理其實也并不復(fù)雜，大致跟我們小時候用鏡子反射太陽光的游戲大同小異。

不過，問題來了：“人造月亮”如何才能實現(xiàn)對某一區(qū)域24小時不間斷地照明呢？

我們都知道，地球同步軌道衛(wèi)星由于其繞地球運行的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，衛(wèi)星與地球之間處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，因此可以實現(xiàn)在每天相同時刻出現(xiàn)在相同地區(qū)的相同方位上，所以也叫“靜止衛(wèi)星”或“固定衛(wèi)星”。但是，地球同步軌道衛(wèi)星需要在35786公里的地球靜止軌道上，以每秒3.07公里的速度飛行，才能實現(xiàn)與地面的位置保持相對不變。

然而，“人造月亮”只部署在500公里以內(nèi)的低地球軌道上。那可怎么辦呢？別著急，科學(xué)家們已經(jīng)想好了。他們會陸續(xù)發(fā)射3顆“人造月亮”，在等分360度的軌道平面交替運行，以實現(xiàn)全天候照明的需要。

三

我國“人造月亮”計劃一經(jīng)媒體曝光，不但在國內(nèi)引起了軒然大波，就連國外的科學(xué)家們也都十分關(guān)注。原來，俄羅斯在20世紀(jì)90年代末就曾經(jīng)做過用特制的鏡子從太空反射陽光照亮地面的實驗。

為了解決俄羅斯地處高緯度地區(qū)的夜間照明問題，代號為“旗幟”的這種實驗前后進(jìn)行過數(shù)次。其中最近的一次是在1999年2月4日，代號為“旗幟2·5”的陽光反射實驗。當(dāng)時他們利用“進(jìn)步”號貨運飛船攜帶了一面特制的反射鏡進(jìn)入太空，計劃利用離心力讓反射鏡展開，形成一個直徑為25米的反射鏡面。據(jù)目前已經(jīng)透露的信息顯示，俄羅斯的這個“人造月亮”雖然總重量還不到4公斤，但卻能在地面形成最大7公里的照明范圍，反射光的亮度足以讓人讀書閱報。

然而，實驗時反射鏡不但未能成功展開，還與“進(jìn)步”號的天線發(fā)生了纏繞，最終不得不終止實驗。反射鏡和飛船都在進(jìn)入地球大氣層時燒毀。

那么，“人造月亮”項目又到底難在哪些地方呢？

簡單地說，反射鏡得足夠大。足夠大的面積才能反射足夠多的太陽光，也才能達(dá)到夜間對特定區(qū)域照明的目的。據(jù)測算，要達(dá)到滿月時月光亮度的8倍，反射鏡的面積大約要達(dá)到百平方米以上。同時，反光鏡還得足夠輕。目前我國最具有商業(yè)優(yōu)勢的“快舟一號”火箭進(jìn)行低軌道衛(wèi)星發(fā)射，每公斤報價1萬美元。可想而知，反射鏡太重就會導(dǎo)致“人造月亮”的成本過高。另外，還有諸如反射鏡的反光性能、機(jī)械結(jié)構(gòu)、使用壽命等等一系列的難題。

即便解決了這些難題，在數(shù)百公里的距離上要想照亮特定區(qū)域，“人造月亮”的指向還需十分精確。因為即使反射鏡在太空中偏了0.01度，也會讓光線指向的誤差大于10公里。更為嚴(yán)重的是，光線指向與特定中心區(qū)域相差1公里，地面看到的亮度大致就會差數(shù)十倍。

可喜的是，我國“人造月亮”項目的專家告訴我們說：“我們目前在核心技術(shù)、工程基礎(chǔ)材料方面都已經(jīng)有很高的成熟度，具備開展系統(tǒng)演示驗證階段的研制條件?！?/p>

四

說了這么多，這“人造月亮”到底能給我們的生活帶來哪些好處呢？

這好處可就多了，最直接的就是可以節(jié)約能源、節(jié)省費用。以成都為例，如果“人造月亮”能夠在夜晚照亮50平方公里的區(qū)域，那么一年就可以節(jié)約電費12億元以上。

更為重要的是，在遇到各種自然災(zāi)害導(dǎo)致的斷電之后，“人造月亮”還能按照需要對災(zāi)區(qū)進(jìn)行照明?；叵胍幌庐?dāng)年5·12汶川大地震時的慘烈景象，以及在抗震救災(zāi)中遇到的照明問題，“人造月亮”確實能起到不可替代的作用。

另外，“人造月亮”如果應(yīng)用在軍事方面，也能起到對敵方“威懾和警告”的作用，甚至還可以產(chǎn)生一些間接性的殺傷效果。

然而，“人造月亮”一旦真正投入使用，也可能會帶來一系列的問題。

莊子說：“日出而作，日入而息，逍遙于天地之間而心意自得?！比祟愒谶M(jìn)化過程中早已適應(yīng)了晝夜交替的生活，一旦夜晚不再黑暗，我們的健康就可能會出現(xiàn)問題。研究發(fā)現(xiàn)，人造光會增加我們患上肥胖癥、抑郁癥、睡眠紊亂、糖尿病等疾病的幾率。

對于自然界的動物和昆蟲來說，“人造月亮”帶來的影響更可能是直接致命的。許多候鳥在夜間遷徙時，是依靠月光或星光進(jìn)行導(dǎo)航?！叭嗽煸铝痢碑a(chǎn)生的非自然光亮?xí)顾鼈兠允Щ蚱x航向，出現(xiàn)撞樓、撞塔等事故，甚至還可能會導(dǎo)致它們遷徙過早或者過晚，錯過了筑巢、繁殖和進(jìn)行其他活動的最佳環(huán)境條件。

對于光線更為敏感的昆蟲也會受到“人造月亮”的影響。直接的后果就是導(dǎo)致趨光性昆蟲數(shù)量的下降，從而影響到以它們?yōu)槭车膭游?，利用它們傳粉的植物等等。研究發(fā)現(xiàn)，目前我們使用的人造光源已經(jīng)對各種昆蟲、鳥類、爬行動物以及其他野生物種的繁殖、進(jìn)食、睡眠等生活習(xí)性，甚至是生育周期產(chǎn)生了很大的影響。

另外，“人造月亮”還會對我們的天文觀測等科研活動帶來一定的影響。不過，我國“人造月亮”的光線強(qiáng)度與照明時長均可做調(diào)整，照明精度也可控制在幾十米之內(nèi)?？紤]到大氣運動等因素影響，工作區(qū)的實際光照強(qiáng)度大致相當(dāng)于夏季的黃昏時刻，也大可不必?fù)?dān)心生物鐘紊亂等問題。

天上懸掛著3顆“人造月亮”，那該是多么浪漫、多么科幻的場景?。【妥屛覀儗ξ覈鴶M發(fā)射的“人造月亮”拭目以待吧！