當夜晚降臨我們仰望星空，肉眼所見的最亮天體就是月亮。但事實上，一顆人造衛(wèi)星在離地球500公里軌道內(nèi)的軌跡也是肉眼可見的，比如天宮二號空間實驗室、國際空間站等。它們反射的陽光讓其看起來像一顆顆星星，由此一些科學家提出，利用此類現(xiàn)象將太陽光反射到地球，為人類提供照明服務的構想。
近日，科技日報記者從四川成都天府系統(tǒng)科學研究會獲悉，該研究會參與的“人造月亮”構想有望在2022年初步實現(xiàn)——2020年首顆“人造月亮”將完成從發(fā)射、入軌、展開到照明的整體系統(tǒng)演示驗證并發(fā)射，2022年3顆“人造月亮”將發(fā)射升空，并進行從展開到照明的整體系統(tǒng)演示驗證實驗。
“人造月亮”實為超級太空反射鏡
“人造月亮”的構想最早源于一位法國藝術家：在地球上空掛一圈鏡子做成的項鏈，讓它們一年四季把陽光反射到巴黎的大街小巷。美國及俄羅斯都曾對“人造月亮”進行過深入探索，希望為人類夜間活動帶來便利，甚至實現(xiàn)軍事運用。
俄羅斯處于高緯度地區(qū)，因日照時間短，一度在“人造月亮”這類光照項目上有重大進展。1999年，俄羅斯曾實施代號為“旗幟”的一系列計劃，試圖用特制的反射鏡從太空反射陽光照耀地面，然而最終因為空間鏡面展開時失敗，計劃被擱置。
“俄羅斯之前其實在演示驗證上做得比較完備，基本原理成熟，也在空間站做了實驗，但沒有走到大型空間反射鏡這一步。我們目前的核心技術、工程基礎材料方面都已經(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。”天府新區(qū)系統(tǒng)科學研究會主任武春風說，“人造月亮”照明項目的一些關鍵技術攻關屬于航天工程共性技術，之前已由科研機構和企業(yè)開展。其中，天府新區(qū)系統(tǒng)科學研究會負責牽頭項目的完整系統(tǒng)論證，哈爾濱工業(yè)大學、北京理工大學、航天科工微電子系統(tǒng)研究院、成都匯蓉國科微糸統(tǒng)技術有限公司等協(xié)同論證，國內(nèi)20余名相關專業(yè)的學術專家、工程專家共同對“人造月亮”照明項目進行了方案論證與初步設計。
在遠離地球38萬公里的深空軌道上，直徑為3476公里的月球正運行，當?shù)竭_滿月時，它可以向地球的大部分地區(qū)輻射光。而未來的“人造月亮”則預計部署在500公里以內(nèi)的低地球軌道上，光強度損失比38萬公里小得多。
武春風說，我國的“人造月亮”準確表達是一種攜帶大型空間反射鏡的人造空間照明衛(wèi)星，預計其光照強度最大將是現(xiàn)在月光的8倍。他說，按照相關研發(fā)計劃，2020年“人造月亮”完成從發(fā)射、入軌、展開、照明到調(diào)控的整體驗證工作后，2022年3顆“人造月亮”將在我國三大衛(wèi)星發(fā)射基地選其一展開發(fā)射工作。“屆時，這3面巨大的反射鏡將等分360度的軌道平面，3顆‘月亮’交替運行可實現(xiàn)對同一地區(qū)24小時不間斷照射，反射的太陽光可覆蓋地表3600至6400平方公里的范圍。”
光污染影響生物作息？不必擔心
曾有科學家表示，對所在星系索取能量的高低，是判斷人類文明發(fā)展程度的一項重要指標，深度利用太陽能是人類發(fā)展的一條必經(jīng)之路。目前，人類對于太陽能的利用，基本是把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，但是這樣的轉(zhuǎn)化效率其實并不高。
“目前，中國、俄羅斯、美國、日本、歐盟等都在開展空間能源應用項目的技術攻關與驗證。反射鏡這個設想大家都有，真正誰能走在前面早日實現(xiàn)空間能源利用，還需要腳踏實地的科研攻關和商業(yè)應用模式的探索。”武春風說。
針對網(wǎng)友擔心的影響生物作息等問題，武春風說，“人造月亮”的光線強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)。雖然說“人造月亮”是月光的8倍亮度，但考慮到大氣運動等因素影響，工作區(qū)的實際光照度大致相當于夏季的黃昏時刻。屆時，人們能感受到的“人造月亮”光照度，為路燈光照度的五分之一左右。而且其可以做到“指哪打哪”“亮度可調(diào)”，不必擔心“生物鐘錯亂”這種問題。在“人造月亮”運轉(zhuǎn)期間，人們仰望夜空，只會看見一顆格外明亮的星星，而不是大家想象中的一輪圓月。
特別是在民用領域，“人造月亮”充分利用太陽光，與夜間的路燈照明形成互相補充，節(jié)約了大量基礎設施用電消耗。在日照時間短的冬季，“人造月亮”提供照明，可起到適當讓黎明提前、黃昏延長的作用。“以對成都50平方公里區(qū)域提供照射為例，每年可節(jié)約電費開支約12億元。在地震等自然災害導致的停電區(qū)域，也可以用‘人造月亮’空間照明實現(xiàn)舒緩恐慌、有光救援、便捷安置等。”武春風說。