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6月末,神舟九號飛船在完成一系列空間任務(wù)之后,成功返回地面,此次飛行是中國載人航天事業(yè)走向成熟的一個重要標(biāo)志。輝煌的成就不僅極大地展示了我國的科技實力、軍事實力、國防實力和民族凝聚力,更具現(xiàn)實意義的是航天給人們帶來了先進(jìn)技術(shù)和無盡資源,成為推動社會發(fā)展的強(qiáng)大動力。對于普通人來說,太空資源真的那么遙不可及嗎?我們是否已經(jīng)享受到了探索太空資源的福利?太空資源的獲取有什么困難?
太空資源種類繁多有些看不見也摸不著
遼寧日報:地球資源的有限性使得太空資源的開發(fā)利用成為人類尋求可持續(xù)發(fā)展的重要出路。您能否介紹一下太空資源是什么?
趙金才:“資源”可分為廣義和狹義兩種說法。廣義地講,資源是一切可被人類開發(fā)和利用的物質(zhì)、能量和信息的總稱。狹義地講,資源就是能夠感知的能源和物質(zhì)財富。
如果按照廣義,太空資源可就多了去了。其中包括我們已知的資源,如太陽能,宇宙中各種看得見、測得到的資源;也包括看不見、測得到,甚至測不到的,已知的、未知的空間輻射波、空間粒子等等空間資源。
宇宙中的絕大多數(shù)能量是以波的形式傳播、輻射的。人類在發(fā)現(xiàn)之后,可以通過不同的形式和手段來獲取、貯存、使用、開發(fā)、利用、轉(zhuǎn)化,所以從廣義的概念來談太空資源,它是無窮無盡的。
遼寧日報:實際工作中,狹義的太空資源離我們更近一些吧?有哪些已經(jīng)開發(fā)利用的太空資源呢?
趙金才:在近地空間范圍內(nèi),主要包括空間軌道資源、太陽能資源、太陽風(fēng)(光壓)資源、微重力資源、真空環(huán)境資源、月球基地資源、空間高速公路軌道特征點資源、空間環(huán)境資源等等。這些資源是一種客觀存在的物質(zhì)和運動形式,有些看得見,摸得著,有些感覺得到,測不到,還在探索和發(fā)現(xiàn)過程中,要靠我們不斷認(rèn)識、探索、發(fā)現(xiàn)、開發(fā)、應(yīng)用、利用、轉(zhuǎn)化等等。
遼寧日報:這么多種類的太空資源讓大家應(yīng)接不暇,您舉例說明一下,它們各自有什么具體的用途?
趙金才:空間軌道資源是指太空軌道有著特殊的用途。太空軌道上,運行的人造衛(wèi)星、空間站等航天器觀測人類賴以生存的地球,可以快速地追蹤地球的變化,監(jiān)測和預(yù)報天氣、火山爆發(fā)、森林大火、洪水、地震等自然災(zāi)害;可以穿云破霧觀測大氣地表的變化,對大地和海洋進(jìn)行高精度測量,成為氣象預(yù)報、地球資源勘探、環(huán)境監(jiān)測的重要信息來源;通信衛(wèi)星可以為各地人們實現(xiàn)通信服務(wù);導(dǎo)航衛(wèi)星在全世界范圍內(nèi)提供了全天候、全天時衛(wèi)星導(dǎo)航定位信息,使鐵路、公路、海洋、航空的運輸更加高效安全。
太空微重力、高真空環(huán)境為空間新產(chǎn)品開發(fā)開辟了新的途徑。太空微重力的開發(fā)利用,將推動流體力學(xué)、材料科學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展,在材料、制藥、農(nóng)業(yè)、電子等領(lǐng)域顯示巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br>
在太空可充分利用清潔、低廉、無污染的太陽能資源。太空中的太陽能電池板沒有大氣層的阻隔,沒有干擾,接受太陽光的強(qiáng)度是地球上的8-10倍,而且更清潔。而且它可以24小時持續(xù)不斷地接收陽光,解決了地面太陽能發(fā)電間斷和穩(wěn)定性差的問題。
美國、俄羅斯等國發(fā)射月球探測器和行星際飛船,已經(jīng)探測到月球、小行星、火星上擁有豐富的物質(zhì)資源。月球表面不僅儲存有豐富而清潔、安全的核聚變?nèi)剂虾?,而且還富含硅、鋁、鈣、鈉、鐵等元素礦物資源;在一些小行星上發(fā)現(xiàn)了豐富的鐵、鎳、銅等金屬和寶貴的稀土元素,特別是在月球和火星上,探測到存在大量水冰,儲量有上億噸,這些都為進(jìn)一步開發(fā)月球和火星創(chuàng)造了條件。
開發(fā)利用太空資源能在方方面面造福人類
遼寧日報:潛力如此巨大的太空資源是否已經(jīng)開始造福人類?
趙金才:自從俄國的科學(xué)家齊奧科夫斯基提出了計算火箭速度的齊奧科夫斯基公式,并建議使用液氫和液氧的液體推進(jìn)劑和多級火箭,經(jīng)過人類的不斷研究探索,在近60年前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星以來,隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展、成熟,航天產(chǎn)品的不斷推出,造福人類的太空資源已經(jīng)滲透到人類生活的方方面面。
事實上今天我們的人類,已經(jīng)無法拋開太空資源而獨立進(jìn)行任何的社會生活了。就以我們的五官感受器官和一日生活來說:清晨,我們一睜眼打開電視、打開收音機(jī)收聽廣播,要眼看世界、耳聽八方,來自世界各地的大量的信息、圖片、影視都是利用太空資源,通過通訊衛(wèi)星實時轉(zhuǎn)發(fā)的;我們出行前要先看天氣預(yù)報,氣象云圖是遙感氣象衛(wèi)星給出的;給床上的嬰兒換個尿不濕、要吃早點打開冰箱里的真空包裝食品,在微波爐里加熱,打開筆記本電腦,看看今天收了哪些郵件……這一切現(xiàn)代化的產(chǎn)品都是上世紀(jì)60年代為航天員在太空生活開發(fā)出的太空產(chǎn)品;我們要去農(nóng)莊旅行考察,就要打開GPS或北斗導(dǎo)航儀,還可以欣賞到太空種子培育的花卉,品嘗到巨大的太空南瓜煮的粥,甚至使用太空環(huán)境生產(chǎn)的生物醫(yī)藥保健等等。
可以說,我們每個人每個時段的生活已經(jīng)離不開太空資源了,太空資源造福人類的種類和方式太多太多,只是我們身在其中,已經(jīng)習(xí)以為常了。
遼寧日報:太空資源如此豐富,潛移默化地影響著我們的生活。未來還會有更多的空間資源改變我們的生活嗎?
趙金才:當(dāng)然,我們所說的太空資源不僅僅限于外太空的某些礦產(chǎn)資源,類似于軌道、空間環(huán)境這樣的資源更是讓我們的生活大放異彩。除此之外,太空探索帶給大家的,更多的是由科學(xué)探索到工程實現(xiàn)的過程中,技術(shù)進(jìn)步所發(fā)明創(chuàng)造產(chǎn)生的副產(chǎn)品,類似于真空包裝食品、尿不濕、筆記本電腦,最初是為宇航員設(shè)計的,而如今已然成為我們生活中的一部分。如今我們在探索外星球的時候,要研制各種特殊功能的材料,如制造太陽和水星、金星探測器需要更耐高溫的材料,探測火星、木星、土星需要更耐低溫的設(shè)備等等,未來這些新技術(shù)一定會在實際生活中嶄露頭角。
人類獲取太空資源要靠智慧突破技術(shù)壁壘
遼寧日報:人類會不會像《阿凡達(dá)》中描述的一樣,去外星球獲取資源?
趙金才:很多科幻電影都源于人們對未來的想象,而現(xiàn)實中這些想象被人類不斷追尋。早先年的一些科幻電影如《環(huán)球旅行80天》,如今已經(jīng)在現(xiàn)實中上演。而到外星球獲取資源這種想法也正是各國科學(xué)家研究探索的課題。1985年,專家們通過分析“阿波羅”號載人登月飛船帶回的月球巖土樣品發(fā)現(xiàn),月球上有大量地球上稀有的物質(zhì)氦3。氦3是一種可長期使用的、清潔、安全和高效的核聚變發(fā)電的燃料。100噸氦3便能提供全世界使用一年的能源總量。但是氦3在地球上的蘊藏量很少,目前人類已知的容易取用的氦3全球僅有500千克左右,而根據(jù)專家保守地估算,月壤中氦3的資源總量約為100萬至500萬噸,夠人類使用上萬年。如今各國科學(xué)家都在尋求開采氦3的方法。
遼寧日報:如何讓更多的太空資源為我們所用?
趙金才:不同的太空資源有著不同的獲取方式。隨著科技的進(jìn)步,我們一直在追尋更有利的方式去獲取和利用它。在利用太陽能資源方面,我們可以在近地軌道建立接收太陽能的電站,以微波方式轉(zhuǎn)換傳回地面,或直接安裝大的反射鏡面,讓它變成比八月十五更加明亮的大月亮;要想獲取月球上的氦3資源,我們可以將其運回地球,也可以在月球上將其濃縮,節(jié)省巨額的運輸成本;我們在發(fā)射某星球的探測器時,可以利用各行星的質(zhì)量和軌道,設(shè)計合理的“尋星借力盤行”軌道,以節(jié)約燃料、減少飛行器質(zhì)量,借行星引力增加航天器的速度,等等。
遼寧日報:目前要獲取這些資源有哪些困難?
趙金才:技術(shù)上的困難總是會出現(xiàn),并有與其他領(lǐng)域相同的道理,如到太空去大量開發(fā),同樣面臨著多拉快跑和成本巨大的問題,火箭飛天的費用太大,技術(shù)難度是復(fù)雜的,風(fēng)險巨大。然而人類的智慧總是更勝一籌,總會發(fā)明更多的技術(shù)解決這些問題。相比起第一顆人造衛(wèi)星,如今太空技術(shù)的發(fā)展呈指數(shù)增長,不可同日而語。比如火箭向大型化發(fā)展受到限制,就發(fā)明小衛(wèi)星組網(wǎng)發(fā)射,幾公斤重的小衛(wèi)星,小巧玲瓏、結(jié)構(gòu)簡單、卻功能強(qiáng)大,現(xiàn)在我們每年發(fā)射常規(guī)的衛(wèi)星,都會搭載發(fā)射一些小衛(wèi)星,不僅功能多樣,還非?旖。總之,人類開發(fā)太空資源、利用太空資源的步伐會越來越快。
本報記者/張曉麗
專家檔案
趙金才高級工程師,南京航空航天大學(xué)兼職教授,《中國城市經(jīng)濟(jì)》學(xué)會理事,中國宇航學(xué)會深空探測專業(yè)委員會委員,中國中西醫(yī)學(xué)會災(zāi)害醫(yī)學(xué)救災(zāi)專業(yè)委員會委員。《宇航學(xué)報》《深空探測研究》雜志編委,上海市閔行區(qū)科協(xié)委員,上海電視臺特約軍事評論員。(遼寧日報)
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