人類如何開發(fā)月球

文/駱昌芹

月亮，自古以來就是美麗和神秘的代名詞，嫦娥奔月、玉兔搗藥、蟾宮折桂……無一不體現(xiàn)人們對(duì)月球的向往。隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展，1969 年7 月21 日，三名美國宇航員乘坐“阿波羅11 號(hào)”載人飛船，首次登上了這顆人類曾經(jīng)可望而不可即的星球，從而揭開了人類探索月球的新篇章。今天，科學(xué)家抬頭望的是明月，低頭思索的是怎樣探索月球，實(shí)現(xiàn)人們數(shù)千年的登月夢(mèng)想。

月球發(fā)電站

長期以來，人們就夢(mèng)想著未來某一天能到太空去采集太陽能，將太陽能轉(zhuǎn)換成電力，再傳送到地面上，以解決人類面臨的能源危機(jī)。因?yàn)榭臻g采集太陽能具有無可比擬的優(yōu)越性:太空沒有云層和雨霧，不分晝夜和四季，日照充足而穩(wěn)定在高真空、微重力的太空環(huán)境中，對(duì)發(fā)電設(shè)施的強(qiáng)度要求也比較低。

如今，隨著空間技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)家已進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)，利用裝在同步衛(wèi)星上的太陽能電池來采集空間太陽能，再將所得電能轉(zhuǎn)換成波長極短的微波，向地面?zhèn)魉?實(shí)驗(yàn)表明，微波穿越大氣層時(shí)的能量損失僅2%)。20 世紀(jì)90 年代，美國天體物理學(xué)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(wèi)星—月球上。雖然月球?qū)Φ仄骄嚯x長達(dá)38 萬千米，相當(dāng)于同步衛(wèi)星對(duì)地距離的l0.7 倍，但月球表面幅員遼闊(總面積達(dá)3700 萬平方千米)，可供大量鋪設(shè)太陽能電池板，而這些電池板以及電站其他設(shè)備可以由火箭分批運(yùn)往月球，再就地組裝。

科學(xué)家計(jì)劃在月球表面開辟12 片場(chǎng)地，每片場(chǎng)地的面積相當(dāng)于10 萬個(gè)足球場(chǎng)之和。在場(chǎng)地上鋪滿太陽能電池板，電池板獲得的電能會(huì)轉(zhuǎn)換成微波束，通過巨大的微波發(fā)射天線向地面?zhèn)魉?；地面站的微波接收天線收到微波束后，再將它轉(zhuǎn)換成民用電，供用戶使用。為了防止高強(qiáng)度的微波輻射傷害人體健康，科學(xué)家也考慮了萬無一失的安全措施:借助先進(jìn)的自控技術(shù)確保微波束嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)地面接收天線場(chǎng)，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(biāo)準(zhǔn))。

建造月球電站及日常維修，大約需要4000 名宇航員輪流到月球上工作，全部費(fèi)用預(yù)估高達(dá)上萬億美元，但月球電站一旦建成啟用，20 年內(nèi)就能取得經(jīng)濟(jì)效益；到2050 年，它提供的能量將足以滿足全地球之需！

月球天文臺(tái)

20 世紀(jì)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(hào)時(shí)，收到一種來自太空的射電信號(hào)。這一偶然的發(fā)現(xiàn)為人類打開宇宙奧秘之門提供了一把鑰匙，它促使科學(xué)家競(jìng)相研究射電天文望遠(yuǎn)鏡，通過接收天體輻射的電信號(hào)來觀測(cè)宇宙。然而，由于受到地球大氣層、云霧、塵埃的遮擋，以及地表空間各種無線電波的干擾，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和射電天文望遠(yuǎn)鏡的視野和分辨率都倍受影響。為此，科學(xué)家便嘗試將天文望遠(yuǎn)鏡搬到大氣層之外的太空中去。美國就先后發(fā)射了多顆天文觀測(cè)衛(wèi)星，如康普頓伽馬射線天文臺(tái)、X 射線天文衛(wèi)星—烏呼魯衛(wèi)星、OSO 軌道太陽觀測(cè)臺(tái)等。1990 年4 月，美國曾發(fā)射了一顆11 噸重的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，這座望遠(yuǎn)鏡雖因設(shè)計(jì)不善而故障頻生，但還是在太空中觀測(cè)到了許多新的天文現(xiàn)象，尤其是在1994 年7 月彗星撞擊木星之時(shí)，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡就拍下了許多珍貴的照片。

有天文學(xué)家認(rèn)為，如果將天文望遠(yuǎn)鏡搬上月球，一定能進(jìn)一步開闊人類觀測(cè)宇宙的視野。在沒有大氣層阻擋的月球上安裝一臺(tái)先進(jìn)的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，其分辨率將是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的10萬倍以上。如果用它觀測(cè)地面，甚至能區(qū)分地上的一枚硬幣是正面還是反面。在月球上，各種無線電干擾信號(hào)會(huì)大大降低，還能避免因地球顫動(dòng)帶來的影響，這將使射電望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的圖像清晰度和分辨率大大提高。

因?yàn)樵虑蜃赞D(zhuǎn)一周跟它繞地球公轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間相同(均為26.3 日)，所以月球永遠(yuǎn)以同一面對(duì)著地球；它的背面因?yàn)閹r體的遮掩，幾乎不受來自地球的無線電干擾。因此科學(xué)家認(rèn)為，在月球上設(shè)置天文望遠(yuǎn)鏡，地點(diǎn)最好選擇在月球背面。

美國一位天文學(xué)家打算在月球上建一臺(tái)先進(jìn)的射電望遠(yuǎn)鏡。在月球建成天文臺(tái)，必將使科學(xué)家在探索宇宙奧秘，研究天體演化、生命起源等領(lǐng)域邁出嶄新的一步。

月球太空城

月球不僅美麗、神秘，還十分富饒。研究發(fā)現(xiàn)，月球上蘊(yùn)藏著大量狀如鐵塊的礦石，它含有鐵、鎳、鈦等多種金屬元素；月球上的火成巖是提取鋁、硅和氧的良好原料。有了玻璃、巖石和金屬就等于有了制造太陽能電池板及電站設(shè)施的原料，這也就意味著在月球上建造空間發(fā)電站有可能就地取材，原料不必萬里迢迢從地球上運(yùn)送。為了開采這些礦產(chǎn)，科學(xué)家已成功設(shè)計(jì)出月球采礦機(jī)、月球挖掘機(jī)，不久將送上月球。

月球表面是一個(gè)高真空、超潔凈、微重力的世界，在這種特殊的太空環(huán)境下，人們能生產(chǎn)出地球上無法生產(chǎn)的工業(yè)品，如高均勻度的特種合金、高純度的晶體材料及高效優(yōu)質(zhì)的藥品等。所以科學(xué)家還準(zhǔn)備在月球上建造太空金屬冶煉廠和制藥廠，且建廠所需的建筑材料及礦石原料基本上都可由月球自給自足，這樣就能省下昂貴的太空運(yùn)輸費(fèi)用。

當(dāng)然，月球工廠建成后，工作人員的生活所需設(shè)施也是必不可少的。科學(xué)家正在構(gòu)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”不僅能成為人類新的工業(yè)中心和科研基地，還能成為未來人類太空旅游的勝地。