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第253章 登月(3 / 6)

这并非月球存在长时间光照或黑暗局域的原因。有一个概念叫做 “永久光照峰”,指的是在围绕恒星旋转的天体上,某个位置可能始终或几乎始终被阳光照射。这与我们几个月前探讨过的潮汐锁定行星不同,潮汐锁定的行星始终是一面朝向恒星,另一面永远处于黑暗之中。

这里还要说明一点,月球并不存在 “暗面”,因为月球是被地球潮汐锁定的,而非被太阳潮汐锁定。月球的一天和一年时长相同,都是大约一个地球月。的时间都能被阳光照射到,造成这种现象的原因并非自转轴倾斜或轨道运行模式,而是因为月球的体积比地球小得多,地平线也离得更近,而且月球上没有风或潮汐侵蚀环形山。

一座一英里高的山峰,在月球上会比在地球上显得更加突出,而位置越高,各个方向的地平线就越远。在地球上,如果你爬到高楼、山丘或山峰的顶端,而你的朋友留在旁边的地面上,你能看到的地平线会比他更远,所以你会比他更早看到日出,更晚看到日落,你的白天时长也会更长。我们把这个简单的现象放在山峰上看:当昼夜分界线扫过月球表面时,会先到达山峰的最高点,而当太阳落下时,山峰的最高点会最后失去光照。山峰越高,各个方向的地平线就越远,这种现象就越明显。

这种现象在月球上会更加显著,因为月球的直径远小于地球,所以一英里高的物体在月球上会显得更加突出。同理,如果你身处山谷中,日出会更晚,日落会更早;如果你身处山峰顶端,而山峰东西两侧各有一个大型山谷,这些山谷的位置原本是平坦地形下的地平线,那么你看到的日出会更早,日落会更晚。同样的道理,如果你身处月球上的一个深陨石坑中,周围是高大的陨石坑壁,那么你能接收到的光照会非常少,甚至比地球上的山谷还要少,因为月球上没有大气层,无法从其他方向散射和反射光线。

这种现象在月球极地地区会变得更加明显,因为从天体自转轴的旋转距离来看,极地地区的直径更小,而这正是遮挡光线的关键因素。大家可以看看这些位于同一经度、不同纬度的相同山峰,观察昼夜分界线扫过它们的过程,就能发现,赤道附近的山峰会更快陷入黑暗。

因此,我们对月球极地基地的兴趣由来已久,因为这些局域有光照时间极长的地点,而且这些地点往往紧邻着永久阴影区。月球极地的永久阴影区是查找冰的绝佳位置,巧合的是,这些局域的氦 - 3 储量也预计会更高。因此,将极地基地建在大型陨石坑内是一个不错的选择,因为基地附近既有适合安装太阳能板的最佳位置,能让太阳能板大部分时间都处于工作状态,也有能找到更多水冰的黑暗局域。

同样,由于月球引力微弱且没有风,我们可以建造非常高大但结构相对简易的塔,在塔顶安装太阳能板,进一步延长光照时间,甚至可以只在塔顶安排人员值守。即便如此,我们依然需要电池或燃料电池,但使用的时间会大幅缩短。

我们也可以通过其他方式解决光照问题,比如使用能量卫星将能量传输到基地。这些卫星主要由抛物面反光镜和姿态控制系统组成,在月球本地建造后发射非常容易,这一点我们稍后会详细探讨。通过这些卫星,我们可以让某个局域始终保持明亮,也可以通过激光或微波将能量传输到接收器。月球的体积并不大,而且地表荒凉,所以我们甚至可以直接在月球表面铺设电缆,或者建造几座太阳能塔,将能量传输到其他处于阴影中的塔。

在月球上,塔可以建得非常高,因为没有风的影响,而且微弱的引力对建筑材料的压力也更小。但建造高塔并非唯一的选择,我们还可以利用材料的抗拉强度,这就是太空电梯的基本原理。

虽然我们目前还没有能大规模生产、强度足够支撑地球太空电梯的材料,但在月球上,我们有能力建造太空电梯。月球太空电梯的设计有些特殊,它的长度必须比地球太空电梯更长,而且为了保持稳定,只能朝向两个方向。因为地球对月球轨道的影响,远大于月球对地球轨道的影响,所以第一个稳定的方向是正对着地球,第二个则是正背向地球,不过这已经足够了。

朝向地球的太空电梯,其对接埠的长度需要达到 35000 英里,背向地球的太空电梯,对接埠的长度则需要略超过 40000 英里,而地球太空电梯的长度仅为 22000 英里。造成这种差异的原因是,尽管月球的引力更小,但自转速度也慢得多。火星的太空电梯会更短,因为火星的一天时长与地球相近,而引力却小得多。但月球的引力非常微弱,我们并不需要使用超高强度的材料来建造太空电梯,就象在月球上能轻松建造高塔一样,因为没有风的阻碍,引力的影响也很小。

在月球上建造太空电梯,比在地球上容易得多,这也让月球成为了为地球周边太空产业采矿和提供燃料的更佳选择。但每一座太空电梯的末端都需要一个配重,我们通常会设想用拖入轨道的小行星,或者在月球上建造的大型对接设施来充当配重,配重可以是多个模块化的舱室或港口。幸运的是,太空电梯的顶端始终处于阳光照射之下,即便其中一座月球太空电梯暂时处于阴影中,月球另一侧的另一座也会处于阳光中,我们可以将光线从配重处反射到基地,或者将能量以光束的形式传输到基地,甚至可以将能量传输到同一半球的任何位置。

因此,两座太空电梯就足以让月球的任何局域都获得光照和能量。月球太空电梯确实是一个绝妙的想法,其附带的能量和光照优势让它更具吸引力,但从实际角度来看,地面太阳能设备搭配电池或燃料电池,或者直接建造核电站,可能是更实用的选择。

此外,尽管在月球上建造太空电梯要容易得多,但它的实用性却远不如地球太空电梯。我们之前探讨过质量加速器、太空炮和发射环,在地球上使用这些设备发

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