逍遥学能 2018-04-22 12:52
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6月末，神舟九号飞船在完成一系列空间任务之后，成功返回地面，此次飞行是中国载人航天事业走向成熟的一个重要标志。辉煌的成就不仅极大地展示了我国的科技实力、军事实力、国防实力和民族凝聚力，更具现实意义的是航天给人们带来了先进技术和无尽资源，成为推动社会发展的强大动力。对于普通人来说，太空资源真的那么遥不可及吗？我们是否已经享受到了探索太空资源的福利？太空资源的获取有什么困难？
太空资源种类繁多有些看不见也摸不着
辽宁日报：地球资源的有限性使得太空资源的开发利用成为人类寻求可持续发展的重要出路。您能否介绍一下太空资源是什么？
赵金才：“资源”可分为广义和狭义两种说法。广义地讲，资源是一切可被人类开发和利用的物质、能量和信息的总称。狭义地讲，资源就是能够感知的能源和物质财富。
如果按照广义，太空资源可就多了去了。其中包括我们已知的资源，如太阳能，宇宙中各种看得见、测得到的资源；也包括看不见、测得到，甚至测不到的，已知的、未知的空间辐射波、空间粒子等等空间资源。
宇宙中的绝大多数能量是以波的形式传播、辐射的。人类在发现之后，可以通过不同的形式和手段来获取、贮存、使用、开发、利用、转化，所以从广义的概念来谈太空资源，它是无穷无尽的。
辽宁日报：实际工作中，狭义的太空资源离我们更近一些吧？有哪些已经开发利用的太空资源呢？
赵金才：在近地空间范围内，主要包括空间轨道资源、太阳能资源、太阳风（光压）资源、微重力资源、真空环境资源、月球基地资源、空间高速公路轨道特征点资源、空间环境资源等等。这些资源是一种客观存在的物质和运动形式，有些看得见，摸得着，有些感觉得到，测不到，还在探索和发现过程中，要靠我们不断认识、探索、发现、开发、应用、利用、转化等等。
辽宁日报：这么多种类的太空资源让大家应接不暇，您举例说明一下，它们各自有什么具体的用途？
赵金才：空间轨道资源是指太空轨道有着特殊的用途。太空轨道上，运行的人造卫星、空间站等航天器观测人类赖以生存的地球，可以快速地追踪地球的变化，监测和预报天气、火山爆发、森林大火、洪水、地震等自然灾害；可以穿云破雾观测大气地表的变化，对大地和海洋进行高精度测量，成为气象预报、地球资源勘探、环境监测的重要信息来源；通信卫星可以为各地人们实现通信服务；导航卫星在全世界范围内提供了全天候、全天时卫星导航定位信息，使铁路、公路、海洋、航空的运输更加高效安全。
太空微重力、高真空环境为空间新产品开发开辟了新的途径。太空微重力的开发利用，将推动流体力学、材料科学和生物技术的发展，在材料、制药、农业、电子等领域显示巨大的发展潜力。
在太空可充分利用清洁、低廉、无污染的太阳能资源。太空中的太阳能电池板没有大气层的阻隔，没有干扰，接受太阳光的强度是地球上的8-10倍，而且更清洁。而且它可以24小时持续不断地接收阳光，解决了地面太阳能发电间断和稳定性差的问题。
美国、俄罗斯等国发射月球探测器和行星际飞船，已经探测到月球、小行星、火星上拥有丰富的物质资源。月球表面不仅储存有丰富而清洁、安全的核聚变燃料氦3，而且还富含硅、铝、钙、钠、铁等元素矿物资源；在一些小行星上发现了丰富的铁、镍、铜等金属和宝贵的稀土元素，特别是在月球和火星上，探测到存在大量水冰，储量有上亿吨，这些都为进一步开发月球和火星创造了条件。
开发利用太空资源能在方方面面造福人类
辽宁日报：潜力如此巨大的太空资源是否已经开始造福人类？
赵金才：自从俄国的科学家齐奥科夫斯基提出了计算火箭速度的齐奥科夫斯基公式，并建议使用液氢和液氧的液体推进剂和多级火箭，经过人类的不断研究探索，在近60年前苏联成功地发射了第一颗人造卫星以来，随着航天技术的不断发展、成熟，航天产品的不断推出，造福人类的太空资源已经渗透到人类生活的方方面面。
事实上今天我们的人类，已经无法抛开太空资源而独立进行任何的社会生活了。就以我们的五官感受器官和一日生活来说：清晨，我们一睁眼打开电视、打开收音机收听广播，要眼看世界、耳听八方，来自世界各地的大量的信息、图片、影视都是利用太空资源，通过通讯卫星实时转发的；我们出行前要先看天气预报，气象云图是遥感气象卫星给出的；给床上的婴儿换个尿不湿、要吃早点打开冰箱里的真空包装食品，在微波炉里加热，打开笔记本电脑，看看今天收了哪些邮件……这一切现代化的产品都是上世纪60年代为航天员在太空生活开发出的太空产品；我们要去农庄旅行考察，就要打开GPS或北斗导航仪，还可以欣赏到太空种子培育的花卉，品尝到巨大的太空南瓜煮的粥，甚至使用太空环境生产的生物医药保健等等。
可以说，我们每个人每个时段的生活已经离不开太空资源了，太空资源造福人类的种类和方式太多太多，只是我们身在其中，已经习以为常了。
辽宁日报：太空资源如此丰富，潜移默化地影响着我们的生活。未来还会有更多的空间资源改变我们的生活吗？
赵金才：当然，我们所说的太空资源不仅仅限于外太空的某些矿产资源，类似于轨道、空间环境这样的资源更是让我们的生活大放异彩。除此之外，太空探索带给大家的，更多的是由科学探索到工程实现的过程中，技术进步所发明创造产生的副产品，类似于真空包装食品、尿不湿、笔记本电脑，最初是为宇航员设计的，而如今已然成为我们生活中的一部分。如今我们在探索外星球的时候，要研制各种特殊功能的材料，如制造太阳和水星、金星探测器需要更耐高温的材料，探测火星、木星、土星需要更耐低温的设备等等，未来这些新技术一定会在实际生活中崭露头角。
人类获取太空资源要靠智慧突破技术壁垒
辽宁日报：人类会不会像《阿凡达》中描述的一样，去外星球获取资源？
赵金才：很多科幻电影都源于人们对未来的想象，而现实中这些想象被人类不断追寻。早先年的一些科幻电影如《环球旅行80天》，如今已经在现实中上演。而到外星球获取资源这种想法也正是各国科学家研究探索的课题。1985年，专家们通过分析“阿波罗”号载人登月飞船带回的月球岩土样品发现，月球上有大量地球上稀有的物质氦3。氦3是一种可长期使用的、清洁、安全和高效的核聚变发电的燃料。100吨氦3便能提供全世界使用一年的能源总量。但是氦3在地球上的蕴藏量很少，目前人类已知的容易取用的氦3全球仅有500千克左右，而根据专家保守地估算，月壤中氦3的资源总量约为100万至500万吨，够人类使用上万年。如今各国科学家都在寻求开采氦3的方法。
辽宁日报：如何让更多的太空资源为我们所用？
赵金才：不同的太空资源有着不同的获取方式。随着科技的进步，我们一直在追寻更有利的方式去获取和利用它。在利用太阳能资源方面，我们可以在近地轨道建立接收太阳能的电站，以微波方式转换传回地面，或直接安装大的反射镜面，让它变成比八月十五更加明亮的大月亮；要想获取月球上的氦3资源，我们可以将其运回地球，也可以在月球上将其浓缩，节省巨额的运输成本；我们在发射某星球的探测器时，可以利用各行星的质量和轨道，设计合理的“寻星借力盘行”轨道，以节约燃料、减少飞行器质量，借行星引力增加航天器的速度，等等。
辽宁日报：目前要获取这些资源有哪些困难？
赵金才：技术上的困难总是会出现，并有与其他领域相同的道理，如到太空去大量开发，同样面临着多拉快跑和成本巨大的问题，火箭飞天的费用太大，技术难度是复杂的，风险巨大。然而人类的智慧总是更胜一筹，总会发明更多的技术解决这些问题。相比起第一颗人造卫星，如今太空技术的发展呈指数增长，不可同日而语。比如火箭向大型化发展受到限制，就发明小卫星组网发射，几公斤重的小卫星，小巧玲珑、结构简单、却功能强大，现在我们每年发射常规的卫星，都会搭载发射一些小卫星，不仅功能多样，还非常快捷。总之，人类开发太空资源、利用太空资源的步伐会越来越快。
本报记者／张晓丽
专家档案
赵金才高级工程师，南京航空航天大学兼职教授，《中国城市经济》学会理事，中国宇航学会深空探测专业委员会委员，中国中西医学会灾害医学救灾专业委员会委员。《宇航学报》《深空探测研究》杂志编委，上海市闵行区科协委员，上海电视台特约军事评论员。（辽宁日报）