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[中国发射] “人造月亮”拟于2020年在西昌发射升空:亮度是月光8倍

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mirage10 发表于 2018-10-11 16:49 | 显示全部楼层 |阅读模式

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畅想一下,如果黑色不再是夜晚的主题色,如果夜晚拥有黄昏的亮度,街道不用路灯就可以照明,如果天空出现两轮“月亮”,将是一幅怎样的情景?
彻底摆脱黑夜的束缚,这在很多年前是痴人说梦。未来,随着“人造月亮”的出现,这个梦或许也将实现。
10月10日,2018全国大众创业万众创新活动周成都主会场地方特色活动——“创响中国”天府新区军民融合创新创业专场活动在天府新区新经济产业园举办。“人造月亮”卫星项目无疑在现场非常吸引眼球。此外,活动现场还展出了60余项创新创业成果。
“这个创意是在天府新区萌生的,目前技术上已经成熟。”成都航天科工微电子系统研究院有限公司董事长武春风在接受记者采访时畅想,在2020年,这颗“人造月亮”或将从四川西昌卫星发射中心升空,照亮夜空。

                               
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亮点项目
“人造月亮”照亮黑夜 预计2020年发射
据网络公开资料显示,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。”俄罗斯也曾在1999年实施了代号为“旗帜”(Znamya)的一系列计划,试图用特制的镜从太空反射阳光照耀地面。
为何要将这一项目重提?相较之前,如今打造“人造月亮”的时机是否成熟,技术上能否实现?
如今的月亮亮度,不足以满足夜晚的照明。“人造月亮”设计产生的亮度将是现如今月亮亮度的8倍。有了“人造月亮”,街道可以不需要安装路灯。“人造月亮”可以控制照明范围,照明直径未来可以控制在十公里到七、八十公里,指定的照明精度范围可以控制在几十米之内。
武春风认为,虽然“人造月亮”的项目在多年前就有尝试,但并未取得推广应用。而相较20年前,如今的技术有了很大发展,技术上已经成熟。

                               
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实际上,“人造月亮”不生产阳光,只是阳光的搬运工。有人担忧人为从太空反射阳光到地面会影响地上生物作息、天文观测等。哈尔滨工业大学航天学院光学所所长、教授康为民认为,人造月亮相当于黄昏的亮度,不足以颠倒生物作息。

https://new.qq.com/omn/20181010/20181010A21RD3.html?pgv_ref=aio2015&ptlang=2052
topzdx 发表于 2018-10-21 18:40 | 显示全部楼层
zimu 发表于 2018-10-20 13:44
这种傻逼提案怎么还一堆人讨论半天....
要有实际作用, 只能对准一个中小城镇, 否则谁吃饱了撑的, 等这个镜 ...

讨论的不全是原始的提案,理下思路,看看方案的上下限,是否可用于其它场景,都是有益的。
比如有好的聚焦方案,就可用于太空熔炉?

据说某种害虫躲在叶子反面防止阳光伤害,有人(斯坦尼康的发明者)用镜子照热叶片反面,起到良好的物理除虫效果。防止杀虫化学污染。那就是镜子玩的溜的人。
不在于原始提案的好坏,在于 讨论中自己是否能有收获......
hyperion 发表于 2018-10-21 18:34 | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-10-21 18:32
嗯,想的是 多镜星座,也许 有点轨道倾角。

你需要绕月一圈的反射镜,本来简简单单一个核反应堆就能搞定的事情至于这样吗?
topzdx 发表于 2018-10-21 18:32 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-10-20 13:07
月面极地站靠高塔就能满足永远白昼要求。赤道站还是老老实实用核能。
你想想看,月球根本不存在同步轨道 ...

嗯,想的是 多镜星座,也许 有点轨道倾角。
zimu 发表于 2018-10-20 13:44 | 显示全部楼层
这种傻逼提案怎么还一堆人讨论半天....
要有实际作用, 只能对准一个中小城镇, 否则谁吃饱了撑的, 等这个镜子过境时少开1分钟的灯, 过去了再把灯打开. 只对准一个城市乃至一个区, 谁出这个钱? 拿同样的钱, 几个亿改造一个百万城市的公用照明, 差不多能在公厕厕坑里都装上灯泡了.
天阴雾霾下雨, 照样得开灯. 用这玩意儿等于是平白无故多养一个爹. 真是想钱想到烧坏脑子了.
hyperion 发表于 2018-10-20 13:07 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-10-20 12:52
"反光镜与光斑尺寸相当的时候,提供的照度和正午都差不多了"
这是为月夜月球基地或月球车考虑的,比起 把 ...

月面极地站靠高塔就能满足永远白昼要求。赤道站还是老老实实用核能。
你想想看,月球根本不存在同步轨道,你一低轨道的反光镜飞一会就跑出视野了,打算环赤道部署轨道反光镜吗?
topzdx 发表于 2018-10-20 12:52 | 显示全部楼层
"反光镜与光斑尺寸相当的时候,提供的照度和正午都差不多了"
这是为月夜月球基地或月球车考虑的,比起 把整个月球赤道铺满太阳能板 的宠伟构想,反光镜组 月球卫星 更现实一些?
(实际上铺一些间隔的 太阳能板场, 中间连一些电缆即可,但围 月赤 一圈 的电缆,其长度和重量都过于可观了)

比起照地面,以较低的成本 为月球基地 提供月夜能量,在科技上意义更大一些?
(先在地球轨道上测试,试错成本低?)

hyperion 发表于 2018-10-19 19:45 | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-10-19 19:36
多谢提点。在镜子大小 尚不惊人时,确是可以简单的拼在一起,省去姿控。(片片姿控是 FAST 射电望远镜的 ...

对于夜间照明任务来说,路灯只需要提供最低0.1lux就足以满足要求。参考这个的话,对于10000kmMEO轨道(这个轨道的好处是对于中低纬度夜间照明区,只需要三个反光镜就能满足夜间持续照明需求了,当然部分时段光照有点斜)来说,光斑直径大约是100km,只需要100m的反射镜就能提供0.1lux照度了。两者在尺寸上差了一千倍。反光镜与光斑尺寸相当的时候,提供的照度和正午都差不多了,这显然不需要呀
topzdx 发表于 2018-10-19 19:36 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-10-18 13:01
你仔细想想就会发现,姿控其实没有必要,因为光斑远比镜面大,这样临近镜面只要是平行的,光斑就会覆盖到 ...

多谢提点。在镜子大小 尚不惊人时,确是可以简单的拼在一起,省去姿控。(每片姿控是 FAST 射电望远镜的算法)
当新加的镜子和 中心的 第一面镜子 距离达到 地面光斑直径的 1/3 时,就有很多光能照到了初始光斑的外面。
也即拼接到这种规模时光斑面积会增大很多,而光照 有点高斯分布的意思, 中心强而外围弱。

从提高中心光斑而言,镜子工程的尺寸极限可能小于 地面光斑半径,也即(300公里轨道)镜子半径小于2.5--3公里。如果按周边镜子投在中心光斑内的光能不小于一半计,这个镜组的半径还要小(半径小一些,面积小更多)
有兴趣精算的,可把镜子割成正六边形,无缝拼接。想简单点估算,正方形的镜子好象结果也不会相差多少。

  这样简单拼接,光斑中心的最大光强好象有个不算非常高的上限(远比不上白天中午?)。有喜欢象 费米 一样估算的可作为一个习题
hyperion 发表于 2018-10-19 06:32 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2018-10-18 23:33
但这只对标准抛物面成立吧?

请想象一个不成立的例子。太阳镜的焦距孔径比大得平面镜简直没区别,怎么可能聚得了焦。你用几何光学算算就知道了
航天迷 发表于 2018-10-18 23:36 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
以前俄罗斯也搞过,最后也没有结果。
supsauce 发表于 2018-10-18 23:33 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-10-18 16:54
你这么想呀,聚光镜只能聚焦近似平行光或者在近似在一点聚焦或发散的光,这是为什么呢?很显然如果射来的 ...

但这只对标准抛物面成立吧?
hyperion 发表于 2018-10-18 16:56 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2018-10-18 14:55
"因为焦距太远,根本没法实现对太阳光的聚焦(因为太阳光的不平行程度更大)"
何解?这和轨道有关系咩? ...

因为反光镜的焦点应该在照射点/地面呀,这样才能获得最好的聚焦效果。但因为焦距太远,此时其实几乎没有聚光效果了。
hyperion 发表于 2018-10-18 16:54 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2018-10-18 14:55
"因为焦距太远,根本没法实现对太阳光的聚焦(因为太阳光的不平行程度更大)"
何解?这和轨道有关系咩? ...

你这么想呀,聚光镜只能聚焦近似平行光或者在近似在一点聚焦或发散的光,这是为什么呢?很显然如果射来的光是乱向的,那经过聚光镜后依然会是乱向。但在聚光镜的焦距孔径比相对光线乱向度较小的时候,这些乱向的光线被剧烈偏折,在相对较近处聚焦,此时光线乱向度的影响就不大了。但如果聚光镜的焦距孔径比非常大,甚至光线的乱向度还大,那这点偏折就没什么效果了。
supsauce 发表于 2018-10-18 14:55 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-10-18 12:58
提高亮度其实只需要堆镜面面积即可,因为如果采用GEO轨道的话,因为焦距太远,根本没法实现对太阳光的聚 ...

"因为焦距太远,根本没法实现对太阳光的聚焦(因为太阳光的不平行程度更大)"
何解?这和轨道有关系咩?应该都可以近似成平行光/精确解考虑太阳直径吧
原谅我愚钝
还是说你的意思是聚光镜是某种标准几何形状的前提下无法聚光?

hyperion 发表于 2018-10-18 13:01 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-10-18 12:14
你的光斑直径有距离因素吗?有公式?阳光按平行光估算,还是考虑到有 视直径 ?

按俄方两次试验估算, ...

你仔细想想就会发现,姿控其实没有必要,因为光斑远比镜面大,这样临近镜面只要是平行的,光斑就会覆盖到一起,既然只要平行即可没有聚光调节的必要,那当然只要连在一起就行了嘛。感觉对镜面平整度的要求应该比抛物面天线还低吧?那么参考米帝的150米抛物面电子侦察卫星,150米镜面在GEO轨道上能提供二百公里光斑,光照大约是阳光直射的百万分之一0.1LUX
hyperion 发表于 2018-10-18 12:58 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
topzdx 发表于 2018-10-18 12:14
你的光斑直径有距离因素吗?有公式?阳光按平行光估算,还是考虑到有 视直径 ?

按俄方两次试验估算, ...

提高亮度其实只需要堆镜面面积即可,因为如果采用GEO轨道的话,因为焦距太远,根本没法实现对太阳光的聚焦(因为太阳光的不平行程度更大),此时用平面镜的效果与聚光镜没有区别,落在地面的光斑几乎一样大,只要镜面够大就行了。如果是LEO反射镜,那倒是可以考虑通过聚焦来提升效果。
topzdx 发表于 2018-10-18 12:14 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2018-10-12 21:11
貌似根据几何光学分析,反光镜打在地表的光斑直径大约是反射镜与光斑距离的1%,假设在GEO上放反射镜以固定 ...

你的光斑直径有距离因素吗?有公式?阳光按平行光估算,还是考虑到有 视直径 ?

按俄方两次试验估算,轨道高度认为是300公里(空间站),光斑(直径)扩散比为 1:200  , 1:240
第2次试验(旗帜2.5) 光斑直径按中位数6公里估算,(如按5公里估算,还是1:200)

如果因为太阳有视直径,从而不平行,加上反射膜表面微小的不平所产生的散射,这种散射就较难聚集(为加强地面某区域的光度)。

(只有多镜,每镜自带姿近控,多镜照射同一区域才能提高光度,这对于不满足于路灯照度的 5分之1 指标的应用,其成本会上升,这不是用折叠结构搞个 大镜面 能轻易解决的)
jiyu_shi 发表于 2018-10-17 17:09 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
给月夜照明
jiyu_shi 发表于 2018-10-17 14:10 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
照在火星两极冰冠上,蒸发二氧化碳
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