“人造月亮”？你是不是在搞笑？
撰文 | 張及晨（世界聯(lián)合學(xué)院）
任小東（中國生物多樣性保護(hù)與綠色發(fā)展基金會星空工作委員會）
責(zé)編 | 程 莉
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近日，四川成都天府系統(tǒng)科學(xué)研究會稱：該研究會參與構(gòu)想的“人造月亮”有望在2022年初步實現(xiàn)——2020年首顆“人造月亮”將完成從發(fā)射、入軌、展開到照明的整體系統(tǒng)演示驗證并發(fā)射，如果成功，將在2022年繼續(xù)發(fā)射3顆“人造月亮”。
“人造月亮”的構(gòu)想論證以及設(shè)計實施，是尖端航天科技，但筆者認(rèn)為，用于為人類造福的科學(xué)研究與科技創(chuàng)新和進(jìn)步，應(yīng)該在尊重自然，了解自然，順應(yīng)自然規(guī)律的前提下全面分析、充分論證后開展工作。
“人造月亮”所產(chǎn)生的人為照明，是否會成為光污染從而對所涉及區(qū)域甚至周邊區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響？中國綠發(fā)會星空工作委員會長期倡導(dǎo)科學(xué)控制和治理光污染，在暗夜保護(hù)方面開展工作，一直關(guān)注夜間環(huán)境、關(guān)注生物多樣性保護(hù)與生態(tài)系統(tǒng)安全，為此，本文從生物多樣性保護(hù)與暗夜保護(hù)的角度針對“人造月亮”項目闡述一些觀點，同時也歡迎社會各界發(fā)表見解，參與討論。
存在影響天文觀測的風(fēng)險
自古以來，人類仰望星空發(fā)現(xiàn)并積累了許多重要的科學(xué)文化知識。但現(xiàn)在城鄉(xiāng)的夜間照明導(dǎo)致夜空亮若白晝，光污染迅速蔓延，人眼無法看到需暗夜才能看到的夜空景象。
這個“人造月亮”的亮度宣稱可以達(dá)到“8倍月光亮度” ，而月球為視直徑為0.5度的面光源，人造衛(wèi)星近似為點光源，會更亮更刺眼。如此強的人造光源，必定會形成強烈的光污染。這種大氣層外的強光源，在經(jīng)過大氣層的散射后，將會讓星空黯淡失色，與月明星稀同理。
如今，因為光污染，許多天文臺已經(jīng)受到干擾甚至不再能使用，人類數(shù)千年來仰望、觀測的星空資源及其文化正在消失?！叭嗽煸铝痢睙o疑會加劇光污染的蔓延。
存在影響夜間環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險
幾十億年來，地球上的所有生命都依賴于日夜交替的規(guī)律變化，這一特性存在于所有動植物的基因序列中。然而，人為照明使得夜晚被照亮，日益嚴(yán)重的光污染嚴(yán)重干擾了夜間環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)。
眾所周知，很多野生動物依賴于每天光明與黑暗循環(huán)的節(jié)奏，來支配自身的生命行為，例如繁殖、進(jìn)食、睡眠以及躲避捕食者，甚至遷徙。2006年出版的《夜晚人工照明的生態(tài)學(xué)后果》（Ecological Consequences of Artificial Night Lighting），美國植物學(xué)家Winslow Briggs撰寫的有關(guān)植物反應(yīng)的章節(jié)中指出，對昆蟲、烏龜、鳥類、爬行動物等其他野生物種的研究顯示，不僅僅在市中心，農(nóng)村地區(qū)的光污染同樣可以改變它們的生活習(xí)性、覓食地以及生育周期。
“當(dāng)我們?nèi)藶榈匕压庖胱匀画h(huán)境時，有可能毀壞棲息地，就如同用推土機(jī)推平一處景觀一樣?！?/span>
——前美國國家公園管理局Chad Moore
夜間遷徙或捕食的鳥類通過月光或者星光來導(dǎo)航。人工光源會導(dǎo)致它們偏離航線，向著危險的城市夜空飛行。每年有幾百萬的鳥類死于碰撞高樓或高塔，而這些建筑都有非必要的照明。候鳥依賴于四季合理更替的時空信息，而人工光源會導(dǎo)致它們遷徙過早或者過晚，錯過了筑巢、捕食和其它活動的最佳環(huán)境條件。
許多昆蟲都有趨光性，然而人工光源會成為致命的引導(dǎo)。昆蟲數(shù)量的下降對以它們?yōu)槭骋约翱克鼈儌鞣鄣奈锓N都有負(fù)面影響。有些捕獵者，比如以昆蟲為食的動物，以及人類，將這種引導(dǎo)作為自己的優(yōu)勢加以利用，將食物鏈引向不可測的發(fā)展方向。
存在影響人類健康的風(fēng)險
“包括人類在內(nèi)的許多物種都需要在黑暗環(huán)境下休養(yǎng)生息?！?/span>
——美國醫(yī)學(xué)協(xié)會公共衛(wèi)生委員會
光污染同樣對人類健康產(chǎn)生影響。人類進(jìn)化的過程中已經(jīng)習(xí)慣了白天和黑夜的更替，而人造光的增加意味著我們不再經(jīng)歷完全黑暗的環(huán)境。研究表明，人造光會對人類的健康造成許多負(fù)面影響，增加肥胖癥、抑郁、睡眠紊亂、糖尿病等疾病的幾率。
黑暗對于這顆星球上的多種生態(tài)系統(tǒng)極其重要。人造月亮如果真的按照計劃升空工作，到時候夜晚的光亮程度可能是恒定狀態(tài)，即夜晚不再是夜晚，造成的后果恐怕是地球上的生物包括人類無法承受的。
科學(xué)性及技術(shù)可行性
就算拋開光污染不講，根據(jù)目前公開的信息，筆者作為一個天文愛好者，對該項目的可行性也深表懷疑。
該項目采用的是衛(wèi)星反射太陽光的原理。目前在軌道上的銥星衛(wèi)星就因為天線形狀類似平面鏡，被業(yè)余天文愛好者們所喜愛觀測。銥星的最大亮度星等可以達(dá)到-8等，比全天最亮的恒星天狼星（-1等）亮一千倍，約為滿月亮度（-12.7等）的百分之一，在傍晚或清晨的夜空中會十分明亮?！叭嗽煸铝痢碧柗Q的亮度要比銥星亮600倍，我們不妨簡單估算一下。
?銥星衛(wèi)星天線十分類似平面鏡，故可以反光。圖片來源：Smithsonian Air & Space Museum
銥星的軌道高度為780km，“人造月亮”的高度為500km（以下）。如果把銥星放到500km高度的軌道上，亮度隨距離平方反比增加，星等取對數(shù)（注：星等每差一等亮度差2.512倍），故這時的銥星的星等約-9等，這距離宣傳中的“人造月亮”的-15等亮度還差251倍。于是我們只好把反射鏡的尺寸增加，銥星的尺寸為1米量級，我們不妨設(shè)銥星的天線面積約0.5平方米，那么這個人造月亮需要百平米級反射鏡才能達(dá)到其宣稱的反光亮度，這在技術(shù)上是充滿挑戰(zhàn)的。
即使反光亮度達(dá)到了，照明效率也會是個問題。500km高度軌道的衛(wèi)星，不到兩個小時就會繞地球公轉(zhuǎn)一圈。人造衛(wèi)星在夜空中是以肉眼可見的速度快速移動，如果像銥星一樣鏡面反射的話，同一個地點每天晚上只能有幾秒鐘的時間能被最亮的反射光直射，剩余的時間衛(wèi)星是不可見的。同時，每次反射光也只能掃過十分狹窄的地區(qū)，而且相差中心區(qū)域一公里，地面看到的亮度就會差數(shù)十倍。此外，由于人造衛(wèi)星不能自身發(fā)光，反射太陽光的必要前提是能被太陽光照射到，深夜由于人造衛(wèi)星會進(jìn)入地球的陰影，也就無從反光了，所以，人造衛(wèi)星反光的現(xiàn)象，大多發(fā)生在日落后或日出前的定一段時間段內(nèi)?！叭嗽煸铝痢碑吘挂彩切l(wèi)星，要符合物理規(guī)律。
最后建議有關(guān)部門做好科學(xué)調(diào)研和公眾聽證，讓好的科學(xué)為全人類造福。
感謝中國生物多樣性保護(hù)與綠色發(fā)展基金會星空工作委員會戴建峰老師對此文提出的修改意見。
