“人造月亮”可行嗎

沈羨云

地球只有一個天然衛星—月球。人類對月球的探索一直沒有停止。美國的“阿波羅計劃”將12名航天員送上月球，美國、俄羅斯、歐盟、日本、中國、印度的月球探測器進入月球軌道或到達月球表面，中國的“嫦娥四號”完成人類首次月球背面軟著陸，“玉兔二號”月球車也成功在月面行走。但是，月球太孤單了，要是有幾個“姐妹”陪伴就好了。最近，中國宣布將首次為月球送上4個“姐妹”—“人造月亮”。

“人造月亮”的構想和試驗

在現代生活中，由于科技的不斷發展，一些不可再生能源不斷被消耗，日漸枯竭，為了節約能源，中國才有了發射“人造月亮”這個計劃。其實，“人造月亮”的構想最早源于一位法國藝術家的想法：“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。”這個想法曾被歐洲航天局譏為“癡人說夢”和“荒唐至極”。

但是，俄羅斯卻決定將這一藝術構想變為科學構想，實施了代號為“旗幟”的一系列計劃。1993年2月4日，俄羅斯在“和平號”空間站上進行了一次代號為“旗幟2”的“人造月亮”的初步探測試驗，這次試驗獲得成功，在太空展開了人類第一個太陽帆。“旗幟2”的陽光反射鏡裝在一個鏡包中，由8瓣厚度僅有5微米的超薄鍍鋁膜片組成，鏡瓣之間由32根線連接。鏡包打開，依靠自身放置產生的離心力舒展開來，成為一輪“人造月亮”。這個“人造月亮”直徑為20米，地面光斑直徑4千米。當它運行到西歐上空時，恰好是后半夜，它大方地向地面射去了第一縷光。可惜由于云層太厚，人們未能詳細地觀察到這一不同尋常的現象。但很多人都說曾看到一束光亮。試驗結束后，反射裝置與“進步號”飛船分離。

這次探索性的試驗是成功的。居住在俄羅斯北方的居民在朦朧的夜色中看到了一個蔚為壯觀的景象：一個從來沒有見過的新奇的“月亮”緩緩劃過夜空，從約300千米的高空像探照燈那樣將一束暗淡的光束投向夜幕下的大地，在地面上形成一個直徑約4千米、亮度低、明顯可見、快速移動的光盤。幾小時后，在莫斯科時間中午時分，這個“月亮”又將暗淡的光盤投射到了距俄羅斯數千千米之外、仍處于茫茫夜色之中的加拿大土地上。在加拿大的晴朗夜空中，人們可以清晰地看到在天空中“飄揚”的“旗幟2”，有人還拍下了照片。

1999年2月4日，俄羅斯“進步M-40”貨運飛船攜帶了一面反射鏡進入太空，進行代號為“旗幟2.5”的陽光反射試驗。按照預先的設想，鏡瓣在離心力的作用下會迅速展開，形成一個直徑為25米的反射鏡面，每個鏡瓣都是由專門的鍍鋁箔片制成。在“和平號”空間站上的兩名太空人帕達爾卡和阿夫杰耶夫的操控下，像向日葵似地朝向太陽。這個直徑達25米的“人造月亮”的總重量不到4千克。幾乎所有“和平號”空間站經過的國家如俄羅斯、法國、捷克和加拿大等都會陸續出現一束來自太空投下的陽光。光束的直徑在地面為5～7千米。夜色中，反射光的亮度10倍于月球，足以讓人讀書閱報。

但是，在飛船離開“和平號”空間站150～200米時，僅過了1分半鐘，“進步號”的天線突然打開，巨大的反射箔片就絆在了天線上，反射鏡未能打開。“和平號”上的太空人用遙控系統啟動貨運飛船的引擎，轉動天線，使箔片擺脫了天線的羈絆。但是，當貨運飛船再次旋轉時，又出現了相同的問題。俄羅斯航天局地面飛行控制中心分析后判斷，反射鏡發生了纏繞現象。經歷兩次的修正失敗后，俄航天部門決定中止試驗。1999年2月5日，“進步M-40”貨運飛船帶著未打開的反射鏡進入地球大氣層燒毀，未燃盡的殘余物墜入太平洋南部水域，這次試驗以失敗告終。“旗幟3”是前兩個“旗幟”計劃的放大版，直徑為60～70米。但是該項目在“旗幟2.5”失敗后被廢棄。之后，由于種種原因，俄羅斯停止了“人造月亮”的計劃。

中國的“人造月亮”計劃

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。通過反射鏡來制造“人造月亮”“人造太陽”的這個設想大家都有。但是，誰能走在前面、早日實現空間能源利用，還需要腳踏實地地進行科研攻關和商業應用模式的探索。

2018年10月在全國大眾創業、萬眾創新活動周期間，成都主會場舉辦了“創響中國” 專場活動。在這次活動中，展出了中國“人造月亮”項目。 這意味著這一項目在技術上已經十分成熟，可以付諸實踐了。這個項目是由天府新區系統科學研究會為主導，北京理工大學、航天科工微電子系統研究院等多家學院與研究院共同參與論證的。這個項目提出2020年首顆“人造月亮”將完成從發射、入軌、展開到照明整體系統的演示驗證并發射，2022年3顆“人造月亮”將發射升空，并進行從展開到照明的整體系統演示驗證試驗。

所謂的“人造月亮”其實就是一顆衛星，但是利用某些特殊的手段，讓這顆衛星可以在天上持續發光，而且亮度比現在的月亮還要高出數倍。如果這個試驗成功的話，那么我國四川成都將成為世界上首座沒有黑夜的城市，這將能大大節約能源消耗。據了解，“人造月亮”可以達到8倍月光的照明亮度，將這種裝置發射于地球上空，能讓一座城市的照明亮度達到夏季黃昏時的亮度。

不過，要想讓“人造月亮”保持固定的照射角度，那么必須將其發射到地球的同步軌道上。但是，這其中存在一個難題，那就是同步軌道距離地球較遠，“人造月亮”照射到地球上的光照亮度會低于預期，所以，這個設想是行不通的。經過反復討論之后，我國專家提出新的解決方法，那就是將“人造月亮”發射到近地軌道上，雖然在近地軌道上，“人造月亮”無法完成同步運轉，但是卻能夠完整地將光線反射回地球上，因此，只需要將“人造月亮”的數量提升至3顆就可以了。只要將3顆“人造月亮”按照相等距離發射到地球的近地軌道上，就能讓其在運轉的過程中保持足夠的光線照射，從而達到一座城市永無黑夜的效果。

“人造月亮”由位于地球軌道500千米處的3面鏡子組成，它們以7.62千米每秒的速度飛馳在地球軌道，每天可以24小時固定照明成都地區3500～6400平方千米的地表面積，亮度將達到月亮的 8倍，每年可節約12億元的電費。

其實“人造月亮”的原理并不復雜，難就難在它是一顆大型的人造照明衛星，本質上是航天器，所以關鍵的難點還是在航天技術方面。“人造月亮”將在距離地表500千米以內的近地軌道運行，首先需要用火箭將它們發射上去，到了太空之后，進入軌道，打開，完成一系列的操作。別小看這些操作，這些操作涉及了目前最頂尖的航天技術，比如對航天器的軌道、姿態的精準控制等，這些都是難度很高的。而且太空環境十分復雜，制造材料也需要經得起考驗。

質疑和支持

我國計劃發射“人造月亮”的新聞公布后，在世界范圍內引起轟動。贊揚的有之，自豪的有之，質疑的有之。

質疑依據

提出這類看法的人總的依據是：人類能夠利用主觀能動性對客觀世界進行改造，但是無法對客觀規律進行改造。如果強行在地球的上空打造一面特大的反射鏡，讓原本沒有太陽光的地方也充滿了光明，這其實是在違背自然規律。具體表現在以下幾方面。

1.打亂了人和動物的生物節律

自古以來，人類仰望星空，發現并積累了許多重要的科學知識。若城鄉的夜間照明導致夜空亮若白晝，光污染將迅速蔓延。這不僅使花前月下的浪漫沒了，還打亂了千百年來形成的動物和人的生物節律，其危害是無法彌補的。

幾十億年來，地球上的所有生命都依賴于日夜交替的規律變化，包括人類在內的許多物種都需要在黑暗環境下休養生息，這一特性存在于人和所有動植物的基因序列中。然而，人為照明使得夜晚被照亮，日益嚴重的光污染嚴重干擾了夜間環境和生態系統。光污染對人類健康有很大的影響。人類在進化的過程中已經習慣了白天和黑夜的更替，而人造光的增加意味著我們不再經歷完全黑暗的環境。研究表明，人造光會對人類的健康造成許多負面影響，可增加患肥胖癥、抑郁、睡眠紊亂、糖尿病等疾病的概率。對動植物來說也不是一件好事。很多野生動物依賴于每天光明與黑暗循環的節奏，來支配自身的生命行為，例如繁殖、進食、睡眠以及躲避捕食者，甚至遷徙。對其他野生物種的研究顯示，不僅僅在市中心，農村地區的光污染同樣可以改變它們的生活習性、覓食地以及生育周期。昆蟲和鳥類是光污染的最大受害者，它們中有部分物種因為光污染的影響，數量已經大幅度減少，尤其是一些晝伏夜出的動物，如蝙蝠，會影響到它們夜出捕食的習性。原來白天它們在洞中睡覺，晚上外出捕食。現在人造月亮一照，黑夜變成白晝，蝙蝠的生物鐘可能永遠停止在白天的刻度上，將造成它們的死亡。又如，夜間遷徙或捕食的鳥類通過月光或者星光來導航。人工光源會導致它們偏離航線，向著危險的城市夜空飛行。候鳥依賴四季合理更替的時空信息，人工光源會導致它們遷徙過早或者過晚，錯過了筑巢、捕食和其他活動的最佳環境條件。因此，這項光明工程再偉大，帶給地球的不是福音，而是災難。

2.？影響天文觀察

人造月亮帶來光污染，會影響天文觀測。很多天文上的觀測需要在漆黑的夜空中才能更好進行。如今，因為光污染，許多天文臺已經受到干擾甚至不能再使用，人類數千年來仰望、觀測的星空資源及其文化正在消失。

3.造成巨大災害

英國網站曾發布的一篇文章中提到，“人造月亮”一旦升空，若是與月球進入同一軌道，將會直接引發火山噴發，甚至會出現更多的火山。除此之外，“人造月亮”也會對海洋運動產生影響，如潮汐運動效果將可能極度被放大，使得紐約等沿海城市遭遇洪水災害。

支持理由

1.節約能源

我國作為世界人口大國，每年耗費大量不可再生能源。因此，這項計劃一旦成功，其亮度將達到月亮的8倍，相當于黃昏時的光照度，完全可以在夜晚起到照明作用，極大地節省了能源。白天，人造月亮儲存光源，到了夜晚，它就開始辛勤地工作，它的巨大能量將會代替地球上的其他照明設施。比如，人造月亮為一個面積為50平方千米的區域提供照明，那個地區一年節省的用電成本可能會達到12億元。如果這種技術被廣泛運用，可以節約的能源將無法想象。人類就好比在太空中安裝了一臺免費的能源供應機器，將太陽能發揮到了極致。而作為首個測試地點的成都，也將成為世界上第一個擁有永久光明的城市。

2.不用擔心會造成光污染？？

“人造月亮”的設計亮度是自然月光的8倍，但多少會因為大氣運動等多方面的影響，使得照明效果有所衰減，在照明區域的實際光照效果大概相當于夏天黃昏時的光照。直觀一點的感受就是照明的效果相當于普通路燈照明效果的20%。

如果太空中出現了兩個或者3個月亮，會不會影響地球原本的晝夜交替，甚至影響到人體內的生物鐘？研究人員表示，大家不必有這樣的擔心。因為設計師已經考慮到了這一點，“人造月亮”上包含了可調控的操作，可以實現亮度調節與精準照明，選擇需要的光亮傳輸到地球上，避免過度光照帶來的負面效果，并不會對地球原本的自然規律和人類的生活造成不良影響。在“人造月亮”運轉期間，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明月。

3.？更多的用途

“人造月亮”是人類一次大膽的設想，它可能會在未來給人類提供一個新的照明途徑，節省電費并不是它的主要作用。試想一下，在受到自然災害侵襲的災區，由于停電，肯定會給救援保障工作帶來很大阻礙，如果此時天空中有另外的光源，將在很大程度上幫助救援保障工作的進行，并且舒緩民眾在黑暗中的不安感。同時，這一系統可以解決俄羅斯等國高緯度地區的照明問題。這些地區每年總有長夜難明的極夜時期，渴望光明的人們深受其苦。目前，人們也在設想，能不能在月球軌道上放置陽光反射鏡，讓月球探測器能夠少受長月夜帶來的影響。美國人的想法更科幻：把陽光反射鏡部署在火星軌道上，用來為火星營造類似地球的環境，或者用巨大的反射鏡遮擋陽光，給越來越熱的地球降溫。所以，“人造月亮”技術仍可在太空探索的其他領域發揮作用。

4.不會給地球帶來災難

我國研發的“人造月亮”裝置不過是在地球上方500千米地球近地軌道上運行的一顆帶有大型反射鏡面的空間照明衛星，這種衛星的重量并不大，現在在這個軌道上運行的國際空間站和“天宮二號”比“人造月亮”大得多，都不會對地球產生多大影響，人類發射了上千顆人造衛星在地球的軌道上，也沒見到地球出現什么問題，一顆小小的“人造月亮”怎么能有這樣大的影響呢？這真是杞人憂天！

筆者認為關于是否要發射“人造月亮”的問題，正反兩方面的意見都值得考慮。眾所周知，科技是一把雙刃劍，如果利用得好就能夠讓問題迎刃而解，如果利用得不好反而會傷到自己。如果強行在地球的上空打造一面特大的反射鏡，讓原本沒有太陽光的地方都充滿了光明，這其實是在違背自然規律。再者，很多天文觀測需要在漆黑的夜空中才能更好進行。那么，“人造月亮”這個概念對人類來說是利還是弊呢？要辯證看待。在理論上，確實存在將“人造月亮”研發成功的可能性，現實中也有必要研發出“人造月亮”為更多地區帶去照明，從而節省電能的消耗。與此同時，還需要考慮“人造月亮”的性價比、安全性等問題，在盡量不干擾人類、自然界生物正常存在的情況下運行才符合人類的要求。