中國要送人造月亮上天，是福還是禍？

【文/ 科工力量專欄作者 李會超】

據《科技日報》等媒體報道，我國四川一研究機構牽頭負責的一項航天項目，準備將一個大型空間反射鏡發射到太空之中，向一定區域反射太陽光，形成一個太空中的「人造月亮」，提供24小時不間斷的照明。此消息一出，不但引發了英國《衛報》等國際媒體的大範圍關注，也引發了不小的爭議。除了為項目的大膽創舉讚歎外，也有不少人表達了對「人造月亮」可能帶來的生態災害的擔憂。事實上，「人造月亮」的想法由來已久，卻從未實現，而其對地球生態、氣候等系統等可能造成的影響，需要在項目設計和進行過程中審慎周全的考慮。

九十年前的設想

1928年，斯洛維尼亞宇航學家赫爾曼·波多奇尼克(Herman Poto?nik)出版了名為《太空旅行的問題》的專著。在那個飛機尚是活塞發動機驅動的年代，波多奇尼克就在書中劃時代的提出了在太空中建立一個空間站的構想。而在空間站可以實現的諸多功能中，波多奇尼克介紹了德國火箭先驅赫爾曼 · 奧博特的設想。人們可以在空間站上安裝一個直徑約為100公里的巨大太空鏡，將太陽光反射到地球上的一個或多個區域提供夜間照明。太空鏡由繩索作為連接的骨架，通過空間站的旋轉甩開。太空鏡的各部分還可以在人們的控制下改變朝向，使太空鏡既能將反射的陽光聚焦到地球某處，又能分散到地球各處。

除了用於和平目的外，奧博特認為這種太空鏡顯然也可以用于軍事目的。一旦在空間站上裝備了瞄準地面的望遠鏡，宇航員就能控制太空鏡將光線聚焦於一處，引爆敵方的彈藥倉庫，融化敵方的大炮、鐵橋和軍艦，燒毀地方的據點和城市。無論敵方的軍力多麼強大，都無法抵禦這種從天而降的攻擊。因此，太空鏡可以成為一門「太陽大炮」，成為「最為可怕的武器，威力超過所有之前的武器。

（「太陽炮」原理示意圖）

遺憾的是，奧博特的想法在一段時間內沒有變成現實，無論是照明的和平用途還是攻擊敵人的軍事用途，人們都有技術難度更低的途徑來滿足自己的需求 。倒是中國的航天工作者們在創業之初，卻在無意間製造了一面小型太空鏡。在我國第一顆人造衛星「東方紅一號」研發過程中，上級要求衛星划過夜空時，必須能讓全國人民都用肉眼觀察到她，而衛星本身的反光又很難滿足這一要求。為此，航天工作者們特地在最後與衛星分離的第三級火箭上設置了一個反光裝置。當衛星與第三級火箭分離後，表面鍍有鋁膜的反光裝置像氣球一樣充氣展開，人們後來看到的亮點實際是反光裝置而不是衛星本身形成的。

中途夭折的旗幟計劃

在上世紀九十年代，俄羅斯人幾乎將奧博特的想法變成了現實。俄羅斯的部分國土靠近北極圈，在全年的一段時間中飽受漫長黑夜的困擾。上世紀九十年代初，俄羅斯太空技術的重量級人物弗拉基米爾·瑟羅米亞特尼科夫在美國交流時，被美國人正在研製的太陽帆飛行器啟發。太陽帆是一種利用太陽光壓進行星際航行的航天器，就像船帆受到風吹動時可以帶動輪船航行一樣，太陽帆反射太陽光之後，就可以利用太陽光壓帶來的動量和能量向遠離太陽的太空中駛去。而瑟羅米亞特尼科夫則從這種裝置上看到了另一種用途：如果把同樣的高反材料放到太空之中，將陽光反射到北極圈附近的地區，就可以讓那裡的人民告別太過漫長黑暗了。

為此，他提出了代號「旗幟」的人造月亮計劃。在順利進行旗幟1號陽光反射鏡的地面試驗後，旗幟2號由進步M15號貨運飛船帶入了太空。1993年2月4日，在完成上下行貨運任務、即將離開「和平號」空間站時，進步M15號飛船進行了旗幟2號的試驗。旗幟2號是一個直徑為20米的圓盤，主體結構由高強度凱夫拉縴維構成。在結構表面，覆蓋了一層僅有5微米厚的鋁箔。圓盤由若干個花瓣狀的結構構成，當進步號飛船離開空間站後，飛船開始以每秒570度的速度旋轉，「花瓣」在離心力的作用下張開，開始反射太陽光。整個過程，和1920年代奧博特的設想驚人的一致。

（展開後的旗幟2號）

旗幟2號在地面上照亮了一個直徑約為4公里的區域，其亮度比滿月時的月亮稍強。載人的空間站和貨運飛船都運行在高度較低的軌道上，大約每90分鐘就要圍繞地球轉一圈，因此旗幟2號所能照亮的區域中，固定位置能被照亮的時間也僅有幾秒。

（旗幟2.5工作示意圖，其原理與旗幟2基本一致）

旗幟2號的成功令俄羅斯人感到鼓舞，他們隨之提出了一項更為龐大和看似瘋狂的計劃。把100個人造月亮送上距離地面1500至5530公里的高度更高的軌道上，形成一個反射光環，讓北極地區真正告別長夜。然而，1998年旗幟2.5號試驗的失利讓整個人造月亮計劃戛然而止。旗幟2.5的工作模式和旗幟2基本一樣，但反射亮度大為提高，可提供相當於10倍月光的照明。1999年2月4日，進步M-40飛船在展開旗幟2.5的過程中，反射片被飛船上意外伸出的天線卡住。故障最終未能排除，旗幟2.5隻能隨進步M-40一同墜入大氣層燒毀。

「人造月亮」潛在影響不容小覷

對於太空技術試驗，一次失敗實際上並不足以斷送整個計劃。而俄羅斯的人造月亮之所以未能繼續，很大程度上源於一些俄羅斯科技人員對於項目的反對。有科學家指出，人造月亮的光芒雖然能夠幫助人類消除黑暗，但會打亂本來已經習慣了自然光線強度變化的動物的節律。此外，由於人類生活範圍不斷擴展，人類夜間照明對夜空的光污染已經對天文觀測造成了不小的影響和限制。一旦這種人造月亮上天，它耀眼的光芒有可能對天文觀測造成毀滅性的影響。

以上這些風險，對於四川那個研究機構計劃開展的人造月亮同樣存在。同時，更大的風險在於，集中能量照射地球的某一位置，是否有可能觸發大氣運動的不穩定性，造成局部或大範圍的大氣環流異常，進而引起極端天氣在不該出現的地方出現，需要進行十分審慎的研究。對於俄羅斯旗幟計劃的批評意見中，有人認為集中照射北極地區會引起北極冰山的融化，造成全球海平面上升。而美國NASA曾經資助過一項概念研究，探究用空間中的反射裝置向火星反射陽光，來調整火星的氣候使其更適合人類生存。事實上，在全球氣候變暖的背景下，有美國科學家提議用太空鏡將太陽射向地球的光線部分的反射回去，減少地球受到的太陽輻射，減緩地球升溫。而四川的「人造月亮」計劃，顯然是反其道而為之，是否會產生氣候效應，也需要進一步分析。從目前的新聞報道看，參與到項目論證中的都是航天部門的專家學者，論證的主要內容是這項計劃在航天技術上是否可行，而沒有其他學科的科學家參與進來。筆者認為，要真正搞清楚人造太陽是福是禍，還需要多學科協力才能完成。

另外，在科學技術之外的社會問題同樣值得考慮。當我們用電燈照亮黑夜時，電燈的使用者同時擁有享受光明和享受黑暗的權利。人造月亮，固然能讓馬路、廣場、車站、機場等公共場所省去了照明的用電消耗，但同樣使得人們無法在私人空間中像以往那樣簡單快捷的獲得黑暗。新聞報道稱這個項目能為成都地區每年節省電費12億元，但社會是否會因此而付出其他成本，就不是科學家和工程師能夠回答的問題了。

最後，在設計這種航天器時還應該充分考慮航天器失效時的安全問題。按照新聞報道，人造月亮的照明精度可達幾十米，這必然是建立在對飛行軌道、航天器姿態和鏡面朝向的精確控制基礎上的。而航天史上，不乏衛星因為故障而姿態失控、無法維持軌道或與地面失去聯絡的情況。對於一般的航天器，故障發生後最多導致航天器本身無法繼續正常執行任務，而人造月亮如果在軌出現故障，照明的方向將變得不可控，可能會照向那些本不該被照亮的地方。因此，必須設置足夠的安全程序，讓人造月亮在出現異常情況時能夠有效停止反射陽光。

回首人類發展的里程，當我們盲目自大的、以人定勝天的心態試圖改造自然時，得到的往往都是自然規律的反擊。只有通過審慎的分析和規模由小到大的試驗，才能讓人造月亮成為一項新航天技術的創舉，而非人類給自己找的另一個麻煩。

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