顏士州
月球,既美麗又神秘。隨著現代航天技術的飛速發展,1969年7月21日,三名美國宇航員乘坐“阿波羅11號”宇宙飛船,首次登上了這顆人類可望而不可及的星球,從而揭開了人類認識月球的新篇章。今天,科學家正思索著怎樣去開發月球,讓月球為人類造福。
月球發電站
長期以來,人們一直夢想著到太空去采集太陽能,將它轉換成電力,再傳送到地面上,以解決人類面臨的能源危機。太空采集太陽能具有無可比擬的優越性:太空沒有云層和雨霧,不分晝夜和四季,日照充足而穩定;而且高真空、微重力的太空環境,對發電設施強度的要求也比較低。今天,隨著空間技術的進步,科學家已經可以利用裝在同步衛星上的太陽能電池來采集太陽能,再將所得電能轉換成波長極短的微波向地面傳送(實驗表明,微波穿越大氣層時的能量損失僅為2%)。20世紀90年代,美國天體物理學家戴維·克里斯韋爾建議,可以將空間太陽能電站建到地球天然的衛星——月球上。雖然月球與地球的平均距離達38萬千米,相當于同步衛星與地球距離的10.7倍,但月球表面遼闊(總面積達3700萬平方千米),可大量鋪設太陽能電池板。這些電池板以及電站其他設備可以由航天飛機分批運往月球,再就地組裝。
科學家計劃在月球表面開辟12片場地。每片場地的面積相當于10萬個足球場那么大,上面鋪滿太陽能電池板。它們獲得的電能先轉換成微波束,通過巨大的微波發射天線向地面傳送。地面站的微波接收天線收到后,再將它轉換成民用電,供用戶使用。為了防止高強度的微波輻射危害人體健康,科學家設計了萬無一失的安全措施:借助先進的自控技術,確保微波束精確對準地面接收天線場,其泄漏量每平方厘米不超過10毫瓦(即微波爐的國際安全標準);至于過往的飛機,由于金屬機殼能阻擋微波透入,且飛機飛越微波束的時間極為短促,所以也是安全的。
月球發電站的建造和日常維修,大約需要4000名宇航員輪流到月球上工作,全部費用估計高達上萬億美元。但一旦建成啟用,20年內就能取得經濟效益。它提供的能量將足以滿足全球之需。
月球天文臺
20世紀20年代,美國青年無線電工程師央斯基在研究無線電通信中夾雜的各種干擾信號時,收到了一種來自太空的射電信號。這一偶然的發現,為人類打開宇宙奧秘之門提供了一把鑰匙。它促使科學家們競相研究射電天文望遠鏡,通過接收天體輻射的電信號來觀測宇宙。然而,由于受到地球大氣層、云霧、塵埃等的遮擋,以及地表空間各種無線電波的干擾,光學望遠鏡和射電天文望遠鏡的視野和分辨率都受到影響。為此,科學家便嘗試將天文望遠鏡搬到大氣層外面的太空中去。美國就先后發射了多顆天文觀測衛星,如Y射線觀測臺、X射線觀測臺、紅外望遠鏡、太陽軌道觀察臺等。1990年4月,美國又發射了10噸重的哈勃空間望遠鏡。這座望遠鏡雖因設計不善而故障頻生,但還是觀測到了不少新的天文現象;在1994年7月彗星撞擊木星之時,它也拍攝下了許多珍貴的照片。
天文學家認為,如果將天文望遠鏡搬上月球,一定能進一步開拓人類觀測宇宙的視野。在沒有大氣層阻擋的月球上,如果安裝一臺先進的光學望遠鏡,其分辨率將是哈勃太空望遠鏡的10萬倍以上。如果用它觀測地面,能識別一枚硬幣是正面還是反面。在月球上,各種無線電干擾信號也大為降低,同時還能免除地球顫動的影響,這將使射電望遠鏡觀測到的圖像清晰度和分辨率大大提高。
由于月球自轉一周跟它繞地球公轉一周所需時間相等(均為26.3日),所以月球永遠以同一面對著地球。而月球的背面由于受到巖體的遮掩,幾乎不受來自地球的無線電的干擾,因此,科學家認為,在月球上設置天文望遠鏡,地點最好選擇在月球背面。
美國天文學家原打算在月球上建立一臺先進的射電望遠鏡,而月球天文臺的建成,必將使科學家在探索宇宙奧秘、研究天體演化和生命起源等領域里邁出嶄新的一步。
月球太空城
月球不僅美麗,而且富饒。現已查明,月球上蘊藏著大量狀如鐵塊的礦石。它含有鐵、鎳、鈦等多種金屬。月球上的火成巖則是提取鋁、硅和氧的良好原料。我們知道,有了玻璃、巖石和金屬,就有了制造太陽能電池板及電站設施的原料,也意味著在月球上建造空間發電站有可能就地取材,不必萬里迢迢從地球空運。為了開采這些礦產,科學家已成功設計出了月球采礦機、月球挖掘機等,不久將送上月球。
月球表面是一個高真空、超潔凈、微重力的世界。在這種特殊的太空環境下,人們能生產出地球上不能生產的工業品,如高均勻度的特種合金、高純度的晶體材料及高效優質的藥品等。所以,科學家還準備在月球上建造太空金屬冶煉廠和制藥廠。
當然,月球工廠建成后,工作人員的生活設施也是必不可少的。科學家正在構思建造集工作、生活、娛樂于一體的“月球太空城”。這座月球太空城不僅將成為人類新的工業中心和科研基地,還將成為未來人類太空旅游的勝地。目前,美國及歐洲國家航天局的科學家正在擬訂向月球移民的計劃:第一批是10多人的先遣隊,先在月球上建立臨時性基地,進行采礦和冶煉試驗;以后登月移民將增至100人,在月球建立中小型基地;整個計劃的最終目標是在月球建立起可接納1000名地球移民的“空中之城”。未來月球將會成為人類的“第二故鄉”。44DA2419-6E2D-4923-8718-48A78148120C