人类如何开发月球

2022-03-18骆昌芹

新教育 2022年9期

文/骆昌芹

月亮，自古以来就是美丽和神秘的代名词，嫦娥奔月、玉兔捣药、蟾宫折桂……无一不体现人们对月球的向往。随着航天技术的飞速发展，1969 年7 月21 日，三名美国宇航员乘坐“阿波罗11 号”载人飞船，首次登上了这颗人类曾经可望而不可即的星球，从而揭开了人类探索月球的新篇章。今天，科学家抬头望的是明月，低头思索的是怎样探索月球，实现人们数千年的登月梦想。

月球发电站

长期以来，人们就梦想着未来某一天能到太空去采集太阳能，将太阳能转换成电力，再传送到地面上，以解决人类面临的能源危机。因为空间采集太阳能具有无可比拟的优越性:太空没有云层和雨雾，不分昼夜和四季，日照充足而稳定在高真空、微重力的太空环境中，对发电设施的强度要求也比较低。

如今，随着空间技术的进步，科学家已进行过实验，利用装在同步卫星上的太阳能电池来采集空间太阳能，再将所得电能转换成波长极短的微波，向地面传送(实验表明，微波穿越大气层时的能量损失仅2%)。20 世纪90 年代，美国天体物理学家戴维·克里斯韦尔建议，可以将空间太阳能电站建到地球天然的卫星—月球上。虽然月球对地平均距离长达38 万千米，相当于同步卫星对地距离的l0.7 倍，但月球表面幅员辽阔(总面积达3700 万平方千米)，可供大量铺设太阳能电池板，而这些电池板以及电站其他设备可以由火箭分批运往月球，再就地组装。

科学家计划在月球表面开辟12 片场地，每片场地的面积相当于10 万个足球场之和。在场地上铺满太阳能电池板，电池板获得的电能会转换成微波束，通过巨大的微波发射天线向地面传送；地面站的微波接收天线收到微波束后，再将它转换成民用电，供用户使用。为了防止高强度的微波辐射伤害人体健康，科学家也考虑了万无一失的安全措施:借助先进的自控技术确保微波束严格对准地面接收天线场，其泄漏量每平方厘米不超过10 毫瓦(即微波炉的国际安全标准)。

建造月球电站及日常维修，大约需要4000 名宇航员轮流到月球上工作，全部费用预估高达上万亿美元，但月球电站一旦建成启用，20 年内就能取得经济效益；到2050 年，它提供的能量将足以满足全地球之需！

月球天文台

20 世纪20 年代，美国青年无线电工程师央斯基在研究无线电通信中夹杂的各种干扰信号时，收到一种来自太空的射电信号。这一偶然的发现为人类打开宇宙奥秘之门提供了一把钥匙，它促使科学家竞相研究射电天文望远镜，通过接收天体辐射的电信号来观测宇宙。然而，由于受到地球大气层、云雾、尘埃的遮挡，以及地表空间各种无线电波的干扰，光学望远镜和射电天文望远镜的视野和分辨率都倍受影响。为此，科学家便尝试将天文望远镜搬到大气层之外的太空中去。美国就先后发射了多颗天文观测卫星，如康普顿伽马射线天文台、X 射线天文卫星—乌呼鲁卫星、OSO 轨道太阳观测台等。1990 年4 月，美国曾发射了一颗11 吨重的哈勃空间望远镜，这座望远镜虽因设计不善而故障频生，但还是在太空中观测到了许多新的天文现象，尤其是在1994 年7 月彗星撞击木星之时，哈勃空间望远镜就拍下了许多珍贵的照片。

有天文学家认为，如果将天文望远镜搬上月球，一定能进一步开阔人类观测宇宙的视野。在没有大气层阻挡的月球上安装一台先进的光学望远镜，其分辨率将是哈勃太空望远镜的10万倍以上。如果用它观测地面，甚至能区分地上的一枚硬币是正面还是反面。在月球上，各种无线电干扰信号会大大降低，还能避免因地球颤动带来的影响，这将使射电望远镜观测到的图像清晰度和分辨率大大提高。

因为月球自转一周跟它绕地球公转一周所需时间相同(均为26.3 日)，所以月球永远以同一面对着地球；它的背面因为岩体的遮掩，几乎不受来自地球的无线电干扰。因此科学家认为，在月球上设置天文望远镜，地点最好选择在月球背面。

美国一位天文学家打算在月球上建一台先进的射电望远镜。在月球建成天文台，必将使科学家在探索宇宙奥秘，研究天体演化、生命起源等领域迈出崭新的一步。

月球太空城

月球不仅美丽、神秘，还十分富饶。研究发现，月球上蕴藏着大量状如铁块的矿石，它含有铁、镍、钛等多种金属元素；月球上的火成岩是提取铝、硅和氧的良好原料。有了玻璃、岩石和金属就等于有了制造太阳能电池板及电站设施的原料，这也就意味着在月球上建造空间发电站有可能就地取材，原料不必万里迢迢从地球上运送。为了开采这些矿产，科学家已成功设计出月球采矿机、月球挖掘机，不久将送上月球。

月球表面是一个高真空、超洁净、微重力的世界，在这种特殊的太空环境下，人们能生产出地球上无法生产的工业品，如高均匀度的特种合金、高纯度的晶体材料及高效优质的药品等。所以科学家还准备在月球上建造太空金属冶炼厂和制药厂，且建厂所需的建筑材料及矿石原料基本上都可由月球自给自足，这样就能省下昂贵的太空运输费用。