2022 年我國用人造月亮照明？這個想法我在科幻小說裡見過
2022 年後，你抬頭看向天空時，可能會看到一顆新的、很亮的星體，它也許是一顆「人造月球」，還是用來當路燈的那種。
近日，四川成都天府系統科學研究會向《科技日報》表示， ofollow,noindex" target="_blank">他們參與主導的「人造月球」專案有望在 2022 年初步實現 。
把鏡子放在天空中反射太陽光
這個專案的原理很簡單，跟小學生科學課堂上用鏡子反射太陽光的思路一樣。
「人造月亮」的計劃是這樣的：在 2022 年， 3 顆攜帶大型空間反光鏡的人造空間照明衛星升空，部署在距離地球 500 公里以內的低地球軌道上，這三面巨大的反光鏡等分為 360 度的軌道平面，可以實現交替對同一地區 24 小時不間斷的照射。
反射到地面的太陽光可以覆蓋地表 3600-6400 平方公里的範圍，預計最大亮度是月光的 8 倍。
真 · 月球距離地球 38 萬公里，這顆人造衛星距離地球近得多。但由於直徑的問題，這顆人造月亮在地球人的角度看來，並不會是又大又圓的月亮，而是一顆特別明亮的星星。
有學者表示，這樣的做法會影響生物作息。不過參與專案的天府新區系統科學研究會主任武春風 表示 ：
「人造月亮」的光線強度與照明時長均可做調整，照明精度也可控制在幾十米之內。
據悉，目前這個專案已經由科研機構和企業完成了方案論證和初步設計，接下來在 2020 年會完成第一顆衛星的發射、入軌、展開和照明這些步驟的系統驗證，最終在 2022 年發射完三顆衛星。
武春風表示，「人造月亮」可以通過反射利用太陽光，與地面的路燈協同照明，這樣可以節省基礎設施用電的消耗。按照他的說法:
以對成都 50 平方公里區域提供照射為例，每年可節約電費開支約 12 億元。
這顆「人造月亮」還有一個應用場景是給災區供電。當某個地區因自然災害發生大範圍停電陷入黑暗時，當地居民或許可以用上人造月亮的照明。
面對這樣一個「放衛星給地球照明」的行為，網友提出了一些疑問：
最強亮度為月光的八倍，那麼能穿透大氣運動的雲層嗎？
即使要照明的地方沒有云層，那能穿透霧霾嗎？
這些問題都需要「人造月亮」發射了才能得知，不過除了光線要穿透雲層和霧霾，它需要克服的困難還有很多，比如太陽風是否會影響鏡面反射率，會不會被太空垃圾擊中……
還有就是會不會被其他國家反對，因為類似這個大膽的想法，早在二戰的時候就有人提出，當時的目的還是作為軍事應用。
這個大膽激進的想法來自歐洲火箭之父
我們都知道，凹面鏡以特定的角度對準太陽後，可以將陽光聚焦到一個光點。這個光點產生的熱量，可以點燃奧運會的火把，甚至可以融化鋼鐵，這主要取決於凹面鏡的大小。
如果有一個超大的凹面鏡，被放在地球軌道上，並且可以隨時修改光點對準的地點，那麼它就是一個能夠焚山煮海的超級武器了。
▲ 我們可以腦補一下加州山火，圖片來自： naplesherad.com
德國在二戰時期曾經想要製作這樣一個武器，名字為 「太陽炮」（Sun Gun） ，用來在戰爭中摧毀敵人的城市。
▲ 赫爾曼 · 奧博特
這個想法的雛形，由歐洲火箭之父赫爾曼 · 奧博特（Hermann Oberth）在最早在 1923 年提出。
▲ LIFE 雜誌當年的報道
1945 年 7 月的《Life》雜誌報道了德國納粹這個駭人的想法。首先，他們想要發射一枚無人火箭，當火箭進入預定軌道後，放出六根長長的金屬纜繩，這些纜繩在火箭的旋轉帶動下自動延伸部署後，是太陽炮的主體骨架。
▲ 「太陽炮」的示意圖
▲ LIFE 雜誌的插畫，這是組裝的想象場景
接著，他們還打算陸續發射火箭將鏡面元件從地球運輸到太空中進行拼裝。按照計劃，這些鏡面是高純度的金屬鈉。
▲ LIFE 雜誌的插畫
此外，鏡面還會預留一個大圓孔，作為貨運火箭的接駁通道。從地面發射的火箭，需要嚴絲合縫地懟在這個圓孔上，然後為相當於一個巨型國際空間站的太陽炮提供物資補給。
按照赫爾曼 · 奧伯特的預想，這個專案需要耗費 30 億美元，用 10-15 年才能建成。他這樣描述自己的創意：
我的空間鏡（Space Mirror），就像是學校裡搗蛋的小男生用來將太陽光反射到教室裡的那一面。他們偶爾還會將光反射在老師的臉上，引起他的反感。而我就是那個已經對這個行為採集了大量資料，做了長期準備的老師。
礙於當時電子技術並不成熟，像太陽能電池、精密半導體這些零件都還沒有大規模應用。因此，赫爾曼 · 奧伯特的想法並沒有成為現實，德國納粹當時也沒能造出這種逆天的武器，否則世界歷史的程序都要改寫了。
▲ 阿基米德聚集太陽光摧毀敵人艦船
有人認為，赫爾曼 · 奧伯特的想法，來自兩千多年前希臘關於阿基米德的傳說。 傳說古羅馬人侵略時，年邁的阿基米德召集整個城市的婦孺，手持鏡子在海岸線圍成一個拋物線陣型，用鏡子反射匯聚的光束點燃了敵人的艦隊 。
阿基米德是傳奇人物，而 赫爾曼 · 奧伯特在航天史上是一個不可忽視的先驅 。
他是歷史上第一個完整介紹了宇宙飛船及其發射原理的人，並且是第一個創立空間火箭點火理論公式，用數學方法闡明火箭脫離地球引力的方法和速度的人。
▲ 火箭 V-2 橫剖圖，奧伯特也有參與設計
第一枚具有現代意義的大型火箭 V-2 的發動機基本構造原理，就來自赫爾曼 · 奧伯特 。赫爾曼 · 奧伯特在 1923 年釋出關於火箭科學的論文《飛往星際空間的火箭》，並在 1929 年釋出《通向航天之路》進一步闡述自己的理論。
他的理論影響了一代航天工程師，1989 年逝世的他，也很幸運地目睹了 20 世紀人類探索太空的整個過程，包括各類探測器向太空發射和人類登月。
科幻小說裡「人造太陽」
相比現實世界，科幻世界裡的宇宙探索程序就超前多了。就連赫爾曼 · 奧伯特也是在童年時期就迷上儒勒 · 凡爾納的科幻小說。
像「人造月亮」這個「在軌道放鏡子反射太陽光給地球照明」的想法，在《三體》作家劉慈欣的短篇科幻小說《 中國太陽 》中也有類似的描述。
▲ 圖片來自： brecorder.com
小說中，「中國太陽」是一個面積達三萬平方公里的反射鏡，它在 3.6 萬公里高的同步軌道上向地球反射陽光，在地面看上去，天空中像多了個太陽。
按照書中的描述：
這個人造太陽可以以多種方式影響天氣，比如通過改變大氣的熱平衡來影響大氣環流、增加海洋蒸發量、移動鋒面等等，這一兩句話說不清楚。
其實，軌道反射鏡只是中國太陽工程的一部分，另一部分是一個複雜的大氣運動模型，它執行在許多臺超級計算機上，精確地模擬出某一區域大氣的運動狀態，然後找準一個關鍵點，用人造太陽的熱量施加影響，就會產生出巨大的效應，足以在一段時間內完全改變目標區域的氣候。
由於這個鏡面受到太陽風影響發生了質變，於是需要太空蜘蛛人駕駛手扶拖拉機大小的機器去擦鏡面。這群人被稱為「鏡面農夫」，因為他們在銀色平原上做清潔，也很像在耕種著什麼。
科幻小說裡的「中國太陽」在二十年裡完成了很多事情，比如改變了西北氣候，讓三北防護林形成一條橫貫中國東西的綠帶；溶化乞力馬扎羅山的積雪以緩解非洲乾旱，使舉行奧運會的城市成為真正的不夜城等等。
最後，退役的「中國太陽」，通過一系列複雜的變軌飛行，像大航海時代探索人類未知的帆船一樣，掠過太陽系的行星，飛出太陽系，成為一艘不會回到地球的恆星際飛船。
當然了，「中國太陽」還只是科幻小說裡面的場景。而中國的「人造月亮」什麼時候可以投入使用，我們等待新聞聯播的報道吧。