宇宙陽(yáng)光計(jì)劃

本文格式為Word版，下載可任意編輯——宇宙陽(yáng)光計(jì)劃“創(chuàng)意鑒賞〞是專為讀者發(fā)表自己創(chuàng)意、發(fā)明的園地?？茖W(xué)的進(jìn)步需要活躍的思維、大膽的假設(shè)、靈感的火花和一個(gè)寬松的環(huán)境，可能我刊所登載的文章不那么正確，不那么成熟，有些甚至是幼稚的。但的難得之處在于他們對(duì)于科學(xué)的追求和摸索精神。我們希望通過本欄目的創(chuàng)辦，架起讀者之間相互溝通的橋梁，形成一種學(xué)術(shù)探討的猛烈氣氛。特別希望有關(guān)的專家、學(xué)者給予關(guān)注和點(diǎn)評(píng)。歡迎廣大讀者積極參與，踴躍投稿。來稿請(qǐng)注明“創(chuàng)意鑒賞〞欄目。

近些年來，俄羅斯提出了一個(gè)“陽(yáng)光計(jì)劃〞，大膽地設(shè)想從太空把陽(yáng)光反射到夜間無陽(yáng)光照射的地區(qū)或極地地區(qū)，并已做了試驗(yàn)。這是個(gè)宏偉的歷史性的科學(xué)計(jì)劃，此后會(huì)對(duì)世界性的節(jié)能、人類的生存狀態(tài)、生物的生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生重大的影響。

大量人都已經(jīng)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)有所了解。概括起來說，就是利用衛(wèi)星或空間站技術(shù)把一個(gè)巨大的反射鏡安置在地球大氣層外的某個(gè)位置，以保證地球背離太陽(yáng)的某個(gè)地區(qū)能夠被反射的陽(yáng)光所照射（見圖1）。

在此，筆者想對(duì)這個(gè)方案提兩點(diǎn)補(bǔ)充看法，愿與專家探討。

第一，這項(xiàng)計(jì)劃在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考慮，不但可以把直接反射的陽(yáng)光做為地球的二次光源，而且可以利用地球大氣層的折射來獲取更多的光能。地球大氣層的折射作用是否能把太陽(yáng)光會(huì)聚到太空中的某一相對(duì)集中的地區(qū)呢？這個(gè)問題筆者曾在1980年向中科院大氣物理所的專家請(qǐng)教過。他們認(rèn)為，沒有發(fā)現(xiàn)由于大氣層的折射，會(huì)聚了太陽(yáng)光使得太空中有一個(gè)熱點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)說，大氣層有類似凸透鏡的聚焦作用。在月食發(fā)生時(shí)，我們可以看到這一現(xiàn)象，地球在月球上的投影與月球的大小差不多，而實(shí)際狀況是地球比月球要大得多。其中的原因就是太陽(yáng)光在經(jīng)過大氣層時(shí)產(chǎn)生了折射。太陽(yáng)離我們很遠(yuǎn)，我們可把太陽(yáng)射到地球的光線看作是平行光，通過大氣層的折射，可以會(huì)聚到某一相對(duì)集中的范圍內(nèi)（見圖2）。當(dāng)然，由于大氣層的高度和密度各處并不一致，折射率也就各不相等，因此光線不會(huì)集中一定點(diǎn)上。但是，由于大氣層的聚焦，會(huì)聚光線的區(qū)域可以產(chǎn)生在地球背離太陽(yáng)的一面。我們可以采用小面積的反射裝置“懸掛〞在這個(gè)光線會(huì)聚的區(qū)域上，將通過大氣層折射的太陽(yáng)能反射回地面。這個(gè)能量有多少呢？粗略估算一下，是太陽(yáng)光照射到地球大氣層垂直截面上的光能總和減去被大氣層散射和吸收的能量。假使反射鏡的直徑為20公里，它可以安置在距離地球534000公里，背向太陽(yáng)的一面。

其次，反射鏡可以采做成軟結(jié)構(gòu)，由無數(shù)個(gè)小反射鏡軟連接，整個(gè)反射鏡的周邊用充氣軟管環(huán)繞。當(dāng)反射鏡被太空船帶入太空，安置在選定的位置，伸縮支架從太空船中將充氣軟管支撐起來，然后，高壓貯氣瓶開啟，向軟管內(nèi)充氣。充氣軟管被充入氣體后，反射鏡就被拉成一個(gè)巨大而