“人造月亮”可行吗

沈羡云

地球只有一个天然卫星—月球。人类对月球的探索一直没有停止。美国的“阿波罗计划”将12名航天员送上月球，美国、俄罗斯、欧盟、日本、中国、印度的月球探测器进入月球轨道或到达月球表面，中国的“嫦娥四号”完成人类首次月球背面软着陆，“玉兔二号”月球车也成功在月面行走。但是，月球太孤单了，要是有几个“姐妹”陪伴就好了。最近，中国宣布将首次为月球送上4个“姐妹”—“人造月亮”。

“人造月亮”的构想和试验

在现代生活中，由于科技的不断发展，一些不可再生能源不断被消耗，日渐枯竭，为了节约能源，中国才有了发射“人造月亮”这个计划。其实，“人造月亮”的构想最早源于一位法国艺术家的想法：“在地球上空挂一圈镜子做成的项链，让它们一年四季把阳光反射到巴黎的大街小巷。”这个想法曾被欧洲航天局讥为“痴人说梦”和“荒唐至极”。

但是，俄罗斯却决定将这一艺术构想变为科学构想，实施了代号为“旗帜”的一系列计划。1993年2月4日，俄罗斯在“和平号”空间站上进行了一次代号为“旗帜2”的“人造月亮”的初步探测试验，这次试验获得成功，在太空展开了人类第一个太阳帆。“旗帜2”的阳光反射镜装在一个镜包中，由8瓣厚度仅有5微米的超薄镀铝膜片组成，镜瓣之间由32根线连接。镜包打开，依靠自身放置产生的离心力舒展开来，成为一轮“人造月亮”。这个“人造月亮”直径为20米，地面光斑直径4千米。当它运行到西欧上空时，恰好是后半夜，它大方地向地面射去了第一缕光。可惜由于云层太厚，人们未能详细地观察到这一不同寻常的现象。但很多人都说曾看到一束光亮。试验結束后，反射装置与“进步号”飞船分离。

这次探索性的试验是成功的。居住在俄罗斯北方的居民在朦胧的夜色中看到了一个蔚为壮观的景象：一个从来没有见过的新奇的“月亮”缓缓划过夜空，从约300千米的高空像探照灯那样将一束暗淡的光束投向夜幕下的大地，在地面上形成一个直径约4千米、亮度低、明显可见、快速移动的光盘。几小时后，在莫斯科时间中午时分，这个“月亮”又将暗淡的光盘投射到了距俄罗斯数千千米之外、仍处于茫茫夜色之中的加拿大土地上。在加拿大的晴朗夜空中，人们可以清晰地看到在天空中“飘扬”的“旗帜2”，有人还拍下了照片。

1999年2月4日，俄罗斯“进步M-40”货运飞船携带了一面反射镜进入太空，进行代号为“旗帜2.5”的阳光反射试验。按照预先的设想，镜瓣在离心力的作用下会迅速展开，形成一个直径为25米的反射镜面，每个镜瓣都是由专门的镀铝箔片制成。在“和平号”空间站上的两名太空人帕达尔卡和阿夫杰耶夫的操控下，像向日葵似地朝向太阳。这个直径达25米的“人造月亮”的总重量不到4千克。几乎所有“和平号”空间站经过的国家如俄罗斯、法国、捷克和加拿大等都会陆续出现一束来自太空投下的阳光。光束的直径在地面为5～7千米。夜色中，反射光的亮度10倍于月球，足以让人读书阅报。

但是，在飞船离开“和平号”空间站150～200米时，仅过了1分半钟，“进步号”的天线突然打开，巨大的反射箔片就绊在了天线上，反射镜未能打开。“和平号”上的太空人用遥控系统启动货运飞船的引擎，转动天线，使箔片摆脱了天线的羁绊。但是，当货运飞船再次旋转时，又出现了相同的问题。俄罗斯航天局地面飞行控制中心分析后判断，反射镜发生了缠绕现象。经历两次的修正失败后，俄航天部门决定中止试验。1999年2月5日，“进步M-40”货运飞船带着未打开的反射镜进入地球大气层烧毁，未燃尽的残余物坠入太平洋南部水域，这次试验以失败告终。“旗帜3”是前两个“旗帜”计划的放大版，直径为60～70米。但是该项目在“旗帜2.5”失败后被废弃。之后，由于种种原因，俄罗斯停止了“人造月亮”的计划。

中国的“人造月亮”计划

中国、俄罗斯、美国、日本、欧盟等都在开展空间能源应用项目的技术攻关与验证。通过反射镜来制造“人造月亮”“人造太阳”的这个设想大家都有。但是，谁能走在前面、早日实现空间能源利用，还需要脚踏实地地进行科研攻关和商业应用模式的探索。

2018年10月在全国大众创业、万众创新活动周期间，成都主会场举办了“创响中国” 专场活动。在这次活动中，展出了中国“人造月亮”项目。 这意味着这一项目在技术上已经十分成熟，可以付诸实践了。这个项目是由天府新区系统科学研究会为主导，北京理工大学、航天科工微电子系统研究院等多家学院与研究院共同参与论证的。这个项目提出2020年首颗“人造月亮”将完成从发射、入轨、展开到照明整体系统的演示验证并发射，2022年3颗“人造月亮”将发射升空，并进行从展开到照明的整体系统演示验证试验。

所谓的“人造月亮”其实就是一颗卫星，但是利用某些特殊的手段，让这颗卫星可以在天上持续发光，而且亮度比现在的月亮还要高出数倍。如果这个试验成功的话，那么我国四川成都将成为世界上首座没有黑夜的城市，这将能大大节约能源消耗。据了解，“人造月亮”可以达到8倍月光的照明亮度，将这种装置发射于地球上空，能让一座城市的照明亮度达到夏季黄昏时的亮度。

不过，要想让“人造月亮”保持固定的照射角度，那么必须将其发射到地球的同步轨道上。但是，这其中存在一个难题，那就是同步轨道距离地球较远，“人造月亮”照射到地球上的光照亮度会低于预期，所以，这个设想是行不通的。经过反复讨论之后，我国专家提出新的解决方法，那就是将“人造月亮”发射到近地轨道上，虽然在近地轨道上，“人造月亮”无法完成同步运转，但是却能够完整地将光线反射回地球上，因此，只需要将“人造月亮”的数量提升至3颗就可以了。只要将3颗“人造月亮”按照相等距离发射到地球的近地轨道上，就能让其在运转的过程中保持足够的光线照射，从而达到一座城市永无黑夜的效果。

“人造月亮”由位于地球轨道500千米处的3面镜子组成，它们以7.62千米每秒的速度飛驰在地球轨道，每天可以24小时固定照明成都地区3500～6400平方千米的地表面积，亮度将达到月亮的 8倍，每年可节约12亿元的电费。

其实“人造月亮”的原理并不复杂，难就难在它是一颗大型的人造照明卫星，本质上是航天器，所以关键的难点还是在航天技术方面。“人造月亮”将在距离地表500千米以内的近地轨道运行，首先需要用火箭将它们发射上去，到了太空之后，进入轨道，打开，完成一系列的操作。别小看这些操作，这些操作涉及了目前最顶尖的航天技术，比如对航天器的轨道、姿态的精准控制等，这些都是难度很高的。而且太空环境十分复杂，制造材料也需要经得起考验。

质疑和支持

我国计划发射“人造月亮”的新闻公布后，在世界范围内引起轰动。赞扬的有之，自豪的有之，质疑的有之。

质疑依据

提出这类看法的人总的依据是：人类能够利用主观能动性对客观世界进行改造，但是无法对客观规律进行改造。如果强行在地球的上空打造一面特大的反射镜，让原本没有太阳光的地方也充满了光明，这其实是在违背自然规律。具体表现在以下几方面。

1.打乱了人和动物的生物节律

自古以来，人类仰望星空，发现并积累了许多重要的科学知识。若城乡的夜间照明导致夜空亮若白昼，光污染将迅速蔓延。这不仅使花前月下的浪漫没了，还打乱了千百年来形成的动物和人的生物节律，其危害是无法弥补的。

几十亿年来，地球上的所有生命都依赖于日夜交替的规律变化，包括人类在内的许多物种都需要在黑暗环境下休养生息，这一特性存在于人和所有动植物的基因序列中。然而，人为照明使得夜晚被照亮，日益严重的光污染严重干扰了夜间环境和生态系统。光污染对人类健康有很大的影响。人类在进化的过程中已经习惯了白天和黑夜的更替，而人造光的增加意味着我们不再经历完全黑暗的环境。研究表明，人造光会对人类的健康造成许多负面影响，可增加患肥胖症、抑郁、睡眠紊乱、糖尿病等疾病的概率。对动植物来说也不是一件好事。很多野生动物依赖于每天光明与黑暗循环的节奏，来支配自身的生命行为，例如繁殖、进食、睡眠以及躲避捕食者，甚至迁徙。对其他野生物种的研究显示，不仅仅在市中心，农村地区的光污染同样可以改变它们的生活习性、觅食地以及生育周期。昆虫和鸟类是光污染的最大受害者，它们中有部分物种因为光污染的影响，数量已经大幅度减少，尤其是一些昼伏夜出的动物，如蝙蝠，会影响到它们夜出捕食的习性。原来白天它们在洞中睡觉，晚上外出捕食。现在人造月亮一照，黑夜变成白昼，蝙蝠的生物钟可能永远停止在白天的刻度上，将造成它们的死亡。又如，夜间迁徙或捕食的鸟类通过月光或者星光来导航。人工光源会导致它们偏离航线，向着危险的城市夜空飞行。候鸟依赖四季合理更替的时空信息，人工光源会导致它们迁徙过早或者过晚，错过了筑巢、捕食和其他活动的最佳环境条件。因此，这项光明工程再伟大，带给地球的不是福音，而是灾难。

2.？影响天文观察

人造月亮带来光污染，会影响天文观测。很多天文上的观测需要在漆黑的夜空中才能更好进行。如今，因为光污染，许多天文台已经受到干扰甚至不能再使用，人类数千年来仰望、观测的星空资源及其文化正在消失。

3.造成巨大灾害

英国网站曾发布的一篇文章中提到，“人造月亮”一旦升空，若是与月球进入同一轨道，将会直接引发火山喷发，甚至会出现更多的火山。除此之外，“人造月亮”也会对海洋运动产生影响，如潮汐运动效果将可能极度被放大，使得纽约等沿海城市遭遇洪水灾害。

支持理由

1.节约能源

我国作为世界人口大国，每年耗费大量不可再生能源。因此，这项计划一旦成功，其亮度将达到月亮的8倍，相当于黄昏时的光照度，完全可以在夜晚起到照明作用，极大地节省了能源。白天，人造月亮储存光源，到了夜晚，它就开始辛勤地工作，它的巨大能量将会代替地球上的其他照明设施。比如，人造月亮为一个面积为50平方千米的区域提供照明，那个地区一年节省的用电成本可能会达到12亿元。如果这种技术被广泛运用，可以节约的能源将无法想象。人类就好比在太空中安装了一台免费的能源供应机器，将太阳能发挥到了极致。而作为首个测试地点的成都，也将成为世界上第一个拥有永久光明的城市。

2.不用担心会造成光污染？？

“人造月亮”的设计亮度是自然月光的8倍，但多少会因为大气运动等多方面的影响，使得照明效果有所衰减，在照明区域的实际光照效果大概相当于夏天黄昏时的光照。直观一点的感受就是照明的效果相当于普通路灯照明效果的20%。

如果太空中出现了两个或者3个月亮，会不会影响地球原本的昼夜交替，甚至影响到人体内的生物钟？研究人员表示，大家不必有这样的担心。因为设计师已经考虑到了这一点，“人造月亮”上包含了可调控的操作，可以实现亮度调节与精准照明，选择需要的光亮传输到地球上，避免过度光照带来的负面效果，并不会对地球原本的自然规律和人类的生活造成不良影响。在“人造月亮”运转期间，人们仰望夜空，只会看见一颗格外明亮的星星，而不是大家想象中的一轮明月。

3.？更多的用途

“人造月亮”是人类一次大胆的设想，它可能会在未来给人类提供一个新的照明途径，节省电费并不是它的主要作用。试想一下，在受到自然灾害侵袭的灾区，由于停电，肯定会给救援保障工作带来很大阻碍，如果此时天空中有另外的光源，将在很大程度上帮助救援保障工作的进行，并且舒缓民众在黑暗中的不安感。同时，这一系统可以解决俄罗斯等国高纬度地区的照明问题。这些地区每年总有长夜难明的极夜时期，渴望光明的人们深受其苦。目前，人们也在设想，能不能在月球轨道上放置阳光反射镜，让月球探测器能够少受长月夜带来的影响。美国人的想法更科幻：把阳光反射镜部署在火星轨道上，用来为火星营造类似地球的环境，或者用巨大的反射镜遮挡阳光，给越来越热的地球降温。所以，“人造月亮”技术仍可在太空探索的其他领域发挥作用。

4.不会给地球带来灾难

我国研发的“人造月亮”装置不过是在地球上方500千米地球近地轨道上运行的一颗带有大型反射镜面的空间照明卫星，这种卫星的重量并不大，现在在这个轨道上运行的国际空间站和“天宫二号”比“人造月亮”大得多，都不会对地球产生多大影响，人类发射了上千颗人造卫星在地球的轨道上，也没见到地球出现什么问题，一颗小小的“人造月亮”怎么能有这样大的影响呢？这真是杞人忧天！

笔者认为关于是否要发射“人造月亮”的问题，正反两方面的意见都值得考虑。众所周知，科技是一把双刃剑，如果利用得好就能够让问题迎刃而解，如果利用得不好反而会伤到自己。如果强行在地球的上空打造一面特大的反射镜，让原本没有太阳光的地方都充满了光明，这其实是在违背自然规律。再者，很多天文观测需要在漆黑的夜空中才能更好进行。那么，“人造月亮”这个概念对人类来说是利还是弊呢？要辩证看待。在理论上，确实存在将“人造月亮”研发成功的可能性，现实中也有必要研发出“人造月亮”为更多地区带去照明，从而节省电能的消耗。与此同时，还需要考虑“人造月亮”的性价比、安全性等问题，在尽量不干扰人类、自然界生物正常存在的情况下运行才符合人类的要求。