经济学人丨太空“人造月亮”：按需供光，是创新还是扰民？

科学与技术 | 阳光的抚慰

这项技术应用广泛，从灾害救援到城市照明，前景可期。

通常情况下，昼夜更替是自然规律。然而，一家名为Reflect Orbital的加州初创公司正试图改变这一现状。自2021年成立以来，该公司已筹集逾2800万美元资金，计划将数万面高反射率镜送入太空，按需照亮地球上的黑暗区域。他们的设想是在日落后提供太阳能，用于灾害救援，甚至可能取代城市路灯，让昼夜交替成为一种选择。

“阳光即服务”并非新概念。早在1923年，火箭先驱赫尔曼·奥伯特就提出了这一构想。美国国家航空航天局（NASA）在1977年的一项研究中对此进行了深入探讨。俄罗斯甚至在实践中验证了这一想法：1993年，名为“旗帜-2号”（Znamya-2）的卫星展开了一面直径20米的镜子，在地球表面形成了一个直径5公里（但非常暗淡）的光斑，持续数小时后在大气层中烧毁。

Reflect Orbital公司计划于今年晚些时候发射其首颗测试卫星Eärendil-1。（如今，美国科技界似乎习惯用J.R.R.托尔金的作品为卫星命名。）当卫星抵达625公里高的轨道时，其主体将伸出四根长杆。超薄塑料片涂覆高反射率铝层，将被拉伸固定在这些长杆之间，形成一面面积达160平方米的镜子，大约相当于一个排球场的大小。如果一切按计划进行，这颗卫星将把一块直径约5.5公里的光斑反射到地球表面。

该公司计算得出，若有76颗卫星在合适轨道上运行，便足以在全球任何地方按需提供亮度堪比满月的阳光。其长期规划是发射数万颗体积更大的卫星，通过合并多颗卫星的光束，提供更高强度的光照。公司创始人之一本·诺瓦克表示，大约120颗此类卫星可由一枚SpaceX猎鹰9号火箭搭载发射。

Reflect公司需要大量卫星来实现其主要商业计划。他们计划将这些卫星送入专门设计的极地轨道，以确保它们每天在同一时间经过地球特定区域上空。该公司希望利用这些卫星提高太阳能发电站的发电量，尤其是在傍晚和清晨——这些时段电网需求最大、电价最高，而太阳能发电量最低。随着地球自转，一个卫星环可以为全球多个不同的太阳能发电站提供服务。

怀疑论者指出，现有技术（即电池）已能让太阳能发电厂在不同时段供电，且电池成本正迅速下降。但诺瓦克先生认为，他的卫星将是电池的补充而非替代。他表示，随着间歇性太阳能发电并入电网的比例增加，为确保电力持续供应所需的电池备用成本正迅速攀升。他希望，延长太阳能电池板的发电时间能减少对那些使用频率低（因而价格昂贵）的电池的需求，尤其是在太阳能发电占比较高的电网中。

发电并非Reflect公司的唯一目标。该公司还希望延长日照时间，例如用于紧急救援，或让农场、露天矿和滑雪场的人们能工作（或娱乐）到更晚。诺瓦克先生表示，城市也可能是Reflect公司的潜在客户，因为将反射阳光的成本分摊到数百万居民身上，或许能使其价格低廉到足以取代路灯。

这些宏伟计划能否实现？格拉斯哥大学对反射式太阳能感兴趣的工程师科林·麦金尼斯表示，Reflect项目正处于三大趋势的交汇点：“对太阳能的需求不断增长、火箭发射成本不断下降，以及（在SpaceX星链卫星宽带服务成功后）人们对建造大型太空结构兴趣日益浓厚”。麦金尼斯博士及其同事开展了多项研究，探讨反射卫星星座的运作方式。其中一项发表于2022年的研究得出结论：如果发射成本至少降至目前的三分之一，那么建造一群太空反射镜在经济上或许是可行的。随着SpaceX巨型星舰火箭即将投入使用，这种情况很有可能成为现实。

如果Reflect公司的估算属实，并非所有人都乐见其成。星链计划已引发天文学家的担忧，因为卫星反射的光线会干扰望远镜图像。而那些专门设计用于反射的卫星可能会造成更严重后果。斯洛伐克科学院的光污染专家米罗斯拉夫·科奇法伊及其同事于8月6日发表的一篇预印本论文估计，在Reflect公司任何一颗大型卫星的光束范围内，都将无法看到任何星星。科奇法伊博士估计，如果将400颗此类卫星的光束汇聚在一起——这大约是太阳能电池板发电所需的最小光束数量——那么由此产生的光晕可能在80公里外都能看到。

诺瓦克先生态度缓和，他声称只需改变卫星姿态即可轻松将其关闭。他还表示，Reflect公司计划在大型望远镜周围设立禁光区，禁止向这些区域照射任何光源。“如果我们处理不好这件事，”他说，“我们可能会因为受到监管而被淘汰。”