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焦點熱門:“月盾”、地月直播……《獨行月球》看門道

時間:2022-08-05 09:46:48    來源:科普中國網(wǎng)    

7月29日,科幻喜劇《獨行月球》正式上映。除了帶給大家歡笑,這部電影背后的門道不少,比如幫地球抵御小行星撞擊的“月盾”、月球基建和生活、地月流暢直播等細節(jié),都隱藏著不少航天知識,就讓我們來看一看吧。

防御小行星幫大忙


(相關(guān)資料圖)

電影中展示了一個場景:人類為抵御小行星撞擊地球的威脅,在月球上緊急部署了“月盾計劃”。事實上,這個方案并非完全空想,月球確實為保護地球幫了不少忙。

據(jù)不完全統(tǒng)計,地球史上共發(fā)生了22次不同程度的生物大滅絕,至少11次與近地小行星撞擊相關(guān),6500萬年前終結(jié)恐龍命運的那次撞擊堪稱典型??梢哉f,在可預(yù)見的未來,小行星撞擊或許是地球人最需要警惕的危險之一。而地球大體上保持安全到今天,月球這個“天然護盾”實實在在幫了不少忙,月面那些被隕石等撞出的坑坑洼洼就是月球“勞苦功高”的有力證據(jù)。

為抵御小行星撞擊威脅,人類已經(jīng)開始行動。各航天大國都探討了近地小行星防御計劃,曝光的方案包括:通過核爆炸、激光剝蝕、動能直接撞擊等方式將小行星摧毀;在小行星上安裝反向發(fā)動機,或利用太空拖船、太陽光壓、引力牽引等技術(shù)手段,偏轉(zhuǎn)小行星的運行軌道,避免其撞上地球。月球作為地球的“近鄰”,人類除了考慮用其“柔弱身軀”為地球擋住小行星之外,還有更多辦法可以協(xié)助地球人保護藍色母星。

眾所周知,月球上的引力僅為地球上的1/6左右,且空氣阻力可以忽略不計。如果我們能將月球建設(shè)成發(fā)射基地,那么從月球發(fā)射經(jīng)過結(jié)構(gòu)、動力等特殊改造的航天器,燃料消耗會小得多,在安全、環(huán)保等方面的代價也會低得多。只要預(yù)警時間有保證,相信人類開展小行星防御行動的效能將顯著提高。

如果覺得從月球發(fā)射攔截器太難,可以考慮更簡單的預(yù)警用途,把月球建設(shè)成“前沿哨所”。地月平均距離超過38萬公里,部署在月球表面或繞月軌道上的預(yù)警設(shè)備將為防御小行星贏得寶貴的時間,地球人有機會更早地干預(yù)小行星運行軌跡。

除此之外,我們還可以利用月球?qū)π⌒行堑妮^大引力,嘗試促使小行星變軌,哪怕只是偏離一點,也足夠讓小行星和地球“擦肩而過”。

總之,相信在人類的共同努力下,防御小行星的手段會越來越成熟,未來的地球一定更加安全。

月球大基建不是夢

月球是離地球最近的自然天體,人類想飛出“搖籃”,月球是無法回避的“第一站”??梢哉f,建造月球基地將是人類開發(fā)外星球的第一步,而月球基地也將是人類飛向深空的“跳板”和“中轉(zhuǎn)站”,成為熟悉外星球環(huán)境的“訓(xùn)練營”。哪怕是電影中設(shè)想的打造“月盾”,同樣離不開月球基地支持。

月球蘊藏著人類渴求的寶貴資源,其中許多資源是地球上稀缺的。如氦-3是核聚變的優(yōu)質(zhì)燃料,估計地球儲量只有500公斤,而月球儲量很可能有百萬噸之多。有研究認為,100噸氦-3核聚變發(fā)電可滿足全人類1年用電需求,月球的氦-3儲量理論上能夠消除“地球電荒”。

如果說應(yīng)用核聚變原料氦-3還有不少難關(guān)需要攻克,那么月球上同樣儲量豐富的鈾、釷、鉀、氧、硅、鎂、鐵、鈦、鈣、鋁等資源則具備更現(xiàn)實的價值,太空采礦和航天發(fā)射有望迎來前所未有的發(fā)展機遇??紤]到航天器往返地月之間的運載能力有限,人類要開發(fā)利用月球資源,必須在月球上建立生產(chǎn)、加工、轉(zhuǎn)運基地,設(shè)立物資供給站。

此外,月球表面的近似真空、低重力是地球上難以復(fù)制和長期保持的特殊環(huán)境,對科學(xué)研究有著特殊價值。如天體起源追溯、生物遺傳工程、深空生命保障、人造生物圈等項目,都將在月球上得到比地球上更好的科研條件。暢想不久的未來,月球基地將成為各國重要的前沿科研中心,與空間站并駕齊驅(qū)。

精密復(fù)雜且實用價值大的科研活動少不了人類參與,為此,一系列科研、生產(chǎn)、生活設(shè)施將在月球上建立起來。尤其是供氧、供水、供電等生命支持保障系統(tǒng),有必要先行建設(shè)。

為保障月球基地長期運行,所需的生產(chǎn)資料和生活資料必須盡量自給自足,最好實現(xiàn)“原位利用”,甚至必要時能夠“出口”地球。然而,由于月球沒有足夠濃度的大氣層保護,被天體直接撞擊破壞的概率比地球大得多,人類的永久性月球基地或許要建在地下或山體內(nèi)才能保證安全。

有科學(xué)家經(jīng)測算認為,月球基地的屋頂和墻壁有必要覆蓋厚達3米的月壤,盡量依托月球表面的巖石層,構(gòu)建堅固的防御系統(tǒng),抵御隕石撞擊和無孔不入的宇宙射線、太陽風等侵襲,提升人類在外星球生存繁衍的概率。

月球生活不再孤獨

眾所周知,月球被地球“潮汐鎖定”了,地球人憑肉眼永遠只能看到月球的一面。不過,隨著科技進步,人類已經(jīng)向月球背面發(fā)射了航天器,揭開了月球神秘的“面紗”,也為地月通信創(chuàng)造了技術(shù)前提。

無論是“前沿哨所”,還是商業(yè)化礦場,在月球基地工作生活的人類都不能孤懸在“老家”之外,與地球之間的通信交流是必不可少的。為此,除了考慮在月球上建立永久通信基站、設(shè)置信號塔之外,還有必要發(fā)射月球同步衛(wèi)星、地月中繼通信衛(wèi)星等。

當然,在月球基地的通信方面,有不少難題需要克服,比如月球球體的阻隔。這導(dǎo)致月背一度被認為是“通信禁區(qū)”。

2018年我國的鵲橋中繼衛(wèi)星打破“禁忌”,成功地為在月球背面執(zhí)行探測任務(wù)的嫦娥四號著陸器和巡視器提供中繼通信服務(wù),替地球和月球搭建起跨越40多萬公里的通信“橋梁”,想必為解決月球基地的通信難題驗證了相關(guān)技術(shù)。

另外,太陽風等對通信會產(chǎn)生巨大干擾。太陽風本質(zhì)上是高速帶電粒子流,由于地磁場保護,地球人對此感受不深,但在缺乏全球性穩(wěn)定磁場的月球上,日常使用的電磁波通信手段可就沒那么方便了,跨越數(shù)十萬公里的地月流暢通信更是難上加難。

為了保障通信質(zhì)量,使電影中的惡搞視頻直播成真,人類未來有必要應(yīng)用“不帶電”的高速媒質(zhì)光通信、量子通信等技術(shù),實現(xiàn)地月流暢交流。

最近,中國航天員在天宮空間站流暢地收看地面火箭發(fā)射直播,表明航天通信技術(shù)再獲進步。未來空間站、人造衛(wèi)星也有望成為重要的通信中繼節(jié)點,為地月流暢通信提供保障。相信隨著載人探月、月球基地建設(shè)步伐加快,地球人看月球網(wǎng)紅直播將不再遙遠。到那時,即使真的“獨行月球”,人類也將不再孤單。

標簽: 近地小行星 前沿哨所

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