戚發軔
天上有什么資源
戚發軔
目前,世界上許多國家都高度重視發展航天。我們為什么要發展航天?為什么要上天,天上有什么資源呢?其實,我們發展航天就是為了利用太空,就是想通過發射入軌的各種航天器去利用天上的資源。
航天器在天上運行,是遵循天體力學的規律按照軌道運行,這個軌道是有限的,是非常珍貴的。
首先,最珍貴的軌道資源就是地球的靜止軌道,一顆靜止軌道衛星可以覆蓋地球表面約1/3的區域。衛星被發射到這里以后,相對地球是靜止的,并位于赤道上空3.6萬千米的地方。
如今,靜止軌道上能夠運行的衛星數量已遠不能滿足世界各國的需求。當年,我國衛星發射基地選址在四川西昌,就是希望離赤道越近越好?,F在,我們已把發射基地建到海南文昌了。
地球只有一條靜止軌道,任何國家都想用它,但誰有能力,誰才能把衛星送上去并在軌道上占有一席之地。當然,除了靜止軌道,還有太陽同步軌道和極地軌道,這些都是可以利用的資源。
天上的環境跟地面的環境不一樣,許多在地面上做不到的,如失重、真空和輻照,天上就能夠辦到,而且還有用之不竭的太陽能。在地球上,任何生命、生物和物質均處于有重力場的環境里,而天上沒有重力,因此如何利用天上的環境資源顯得非常重要。
我國2016年4月6日發射的首顆微重力衛星,主要就是通過提供空間微重力環境,做一些地面上不能做的實驗和研究。有些生物的種子,如農作物、蔬菜的種子,在天上培養了一段時間以后,因空間環境變化會發生基因變異(非轉基因),這些種子再經過農業育種專家培育后,能進一步選出優良的品種,如能具有產量高、抗病毒、營養豐富等優勢。這類品種如甘肅的辣椒、陜西的豇豆等,都已在市場上得到推廣,它們都是在輻照和微重力等環境因素綜合作用下培育出來的,在地面上是做不到的。
此外,太陽能也是取之不盡的資源,盡管地面上有太陽能電站,但太陽能經過1000千米厚的大氣層后,會衰減得很厲害。而且因受晝夜和天氣的影響,抵達地球表面的太陽能效率很低。而在軌道上的太陽能,就不受這些因素的影響。
我們的衛星和飛船上都有兩個大的太陽翼,它是一種收集太陽能的裝置,能為整星工作提供源源不斷的能量。而人類社會的能源危機是否也能倚靠太陽能呢?現在,有多名航天專家提出,可以在距離地球表面3.6萬千米的地球同步軌道上建太陽能電站,把太陽能發電傳送到地球上來。
人類社會發展很快,對資源消耗也很快。據科學家估計,按照目前的使用速度,地球上的石油和天然氣再過50年就將用完,現在的煤炭資源還比較豐富,但也許再過100年就沒有了,那么我們的子孫后代怎么辦?我們居住的地球該怎么辦?
因此,我們必須尋求新的資源來替代,去哪里尋找呢?科學家們指出——上天、入地和下海。
人類首先就想到了離地球最近的月球。美國人曾經把月球上的巖石帶回幾十千克,送給了中國1克,其中一半留在博物館,另一半給了中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠。
他通過研究得出,月球上有地球上稀缺的同位素氦三,這種元素是核電站的原料,在地球上大概儲量就是幾百噸,而在月球上,粗略估計有幾百萬噸,要是把它取來發電,可以供地球用上萬年。除月球外,還有八大行星和它們的衛星以及其他小行星,都是人類需要探索的地方。
目前,中國在天上有160多顆衛星在工作,但全球在軌衛星共有1600多顆,中國只占1/10多,而美國占了近一半,有500多顆。我們有能力縮短這個差距,僅2016年一年,中國就有22次航天任務發射,有幾十顆中國航天器成功上天,今年將有28次發射。因此,我們有理由相信,中國會有更多的衛星來探索和利用這些資源。
(摘自《知識就是力量》2017年04期)