太空資源

太空資源

太空資源泛指太空中客觀存在的、可供人類開發利用的環境和物質。其中主要包括相對於地面的高遠位置資源、高真空和超潔淨環境資源、微重力環境資源、太陽能資源、月球資源、行星資源等。

太空上可利用的資源比地球上可利用的資源要豐富得多。僅從太陽系範圍來說,在月球、火星和小行星等天體上,有豐富的礦產資源;在類木行星和彗星上,有豐富的氫能資源;在行星空間和行星際空間,有真空資源、輻射資源、大溫差資源,那裡的太陽能利用有效率也比地球上高的多。

基本介紹

  • 中文名:太空資源
  • 外文名space resources
[pre]概述
資源的含義非常廣泛,宇宙中的萬物、空間、時間,以及各種精神財富都是資源。撇開抽象的精神財富不說,人類對資源利用的最主要形式是提取能量,維護人類生活和科學技術的不斷發展。這些能量資源,一類來自太陽,主要是太陽電磁輻射的光能和熱能;一類來自地球,主要是各種物質的熱化學能、動能和勢能,幾十年前,又開始利用原子核的裂變和聚變能。除此之外,有些資源被用來製造人類生活和工作需要的各種“硬體”,如衣物、房屋、交通工具、玩具、各種機器和設備等。這些資源目前主要來自地球。
以這種觀點看資源,太空中可利用的資源比地球上可利用的資源要多得多。僅從太陽系範圍來說,在月球、火星和小行星等天體上,有豐富的礦產資源,在類木行星和彗星上,有豐富的氫能資源;在行星空間和行星際空間有真空資源、輻射資源、大溫差資源,那裡的太陽能利用效率也比在地球上高得多。利用太空飛行器的飛行,還可派生出軌道資源和微重力資源等。
在200~500千米的低軌道空間真空度為10-4帕,而在35800千米的地球同步軌道上則為10-11帕的高真空度。空間真空不僅純淨無污染,而且體積碩大,是地面人為的真空條件無法比擬的。
地球軌道上的太陽輻射密度為1.4千瓦/平方米,是地面上的兩倍。其宇宙輻射強度也比地面大得多,並且是全譜的。特別是宇宙高能重粒子,由於大氣阻尼和吸收,很難到達地面。
在空間環境中,由於高真空絕熱,被太陽直射的物體表面,可達到100℃以上高溫,而背陰面則可保持-100℃以下的低溫。兩者之間形成大的溫差,而且非常穩定。
自從太空飛行器問世後,科學家們首先想到的就是利用太空的軌道資源,即利用高遠位置這一得天獨厚的有利條件。眾所周知,站得高、看得遠。地球的空間軌道,遠離地表,高於大氣層,在那裡能以不同高度、不同角度俯視地球,特別是與地球同步、與太陽同步的軌道具有特殊意義。
為此,旨在開發太空軌道資源的形形色色的太空飛行器競相升空。例如,通信衛星就是把原來在地面的無線電中續站搬到衛星上,從而大大提高了信號的覆蓋面積和傳輸距離、通信質量和抗破壞性,減少了費用,使通信技術發生質的飛躍。遙感衛星相當於空間觀察平台,具有觀測範圍廣、觀測次數多、時效快、連續性好等優點,對氣象預報、陸地資源開發、海洋資源開發起到巨大推動作用。導航衛星設在太空的基準點,它能克服地面無線電導航台存在的信號傳播距離有限等一系列缺點,是目前最先進的導航技術。
在太空“制高點”上不僅可以觀地,還能望天。在那裡進行天文觀測不受大氣層影響,使全波段天文觀測變得輕而易舉。天文衛星、空間站就是理想的天文台。
太空的微重力(重力加速度小於10-4g)是一種寶貴資源,利用這種資源可以進行地面上難以實施的科學實驗、新材料加工和藥物製取等。在微重力條件下,由於無浮力,液滴較之地面更容易懸浮,冶鍊金屬時可以不使用容器,即採用懸浮冶煉,因而能使冶煉溫度不受容器耐溫能力的限制,進行極高熔點金屬的冶煉,避免容器壁的污染和非均勻成核結晶,改變晶相組織,提高金屬的強度。微重力條件下,氣體和熔體的熱對流消失,不同比重物質的分層和沉積消失,對生產極純的化學物質、生物製劑、特效藥品,以及均勻的金屬基質複合材料、玻璃和陶瓷等也很有用。
太空旅遊觀光資源。美、日等國已在籌劃建設太空飯店,如果發展順利,進入太空觀賞宇宙美景,回頭觀望人類的搖籃——地球,為期不會很遠了。在月球上發現冰凍水以後,已有人構想在月球上建造度假賓館,到時還可欣賞月球景色。美國一富翁已定於2001年到和平號空間站上旅遊。
開發太陽能資源。目前太空飛行器上的太陽能發電只供太空飛行器本身使用。一些國家已在計畫建造太陽能發電衛星,即太空電站。它可將太陽的光能高效率地轉變成大功率的電能,再把電能用微波或雷射發往地面給用戶使用。太陽能利用的另一種形式是建造人造小月亮和人造小太陽,為城市和野外作業照明,增加高寒地區的無霜期,保證農業豐產豐收。
開發月球資源。月球上有豐富的氧、矽、鈦、錳和鋁等元素,還有地球上稀缺的、“清潔”的核發電材料氦-3月球上無大氣影響,以及長長的黑夜和低溫等許多有利的環境條件,是理想的科學研究和天文觀測基地。
開發小行星和彗星上的資源。金屬型小行星上有豐富的鐵、鎳、銅等金屬,有的還有金、鉑等貴金屬和珍貴的稀土元素。彗星上有豐富的水冰。這些資源和月球上的資源可用於建設航天港和太空城,也可供地球上使用。
近地空間範圍內,主要包括空間軌道資源、太陽能資源、太陽風(光壓)資源、微重力資源、真空環境資源、月球基地資源、空間高速公路軌道特徵點資源、空間環境資源等等。這些資源是一種客觀存在的物質和運動形式,有些看得見,摸得著,有些感覺得到,測不到,還在探索和發現過程中,要靠我們不斷認識、探索、發現、開發、套用、利用、轉化等等。
具體的用途
空間軌道資源是指太空軌道有著特殊的用途。太空軌道上,運行的人造衛星、空間站等太空飛行器觀測人類賴以生存的地球,可以快速地追蹤地球的變化,監測和預報天氣、火山爆發、森林大火、洪水、地震等自然災害;可以穿雲破霧觀測大氣地表的變化,對大地和海洋進行高精度測量,成為氣象預報、地球資源勘探、環境監測的重要信息來源;通信衛星可以為各地人們實現通信服務;導航衛星在全世界範圍內提供了全天候、全天時衛星導航定位信息,使鐵路、公路、海洋、航空的運輸更加高效安全。
太空微重力高真空環境為空間新產品開發開闢了新的途徑。太空微重力的開發利用,將推動流體力學、材料科學和生物技術的發展,在材料、製藥、農業、電子等領域顯示巨大的發展潛力。
在太空可充分利用清潔、低廉、無污染的太陽能資源。太空中的太陽能電池板沒有大氣層的阻隔,沒有干擾,接受太陽光的強度是地球上的8-10倍,而且更清潔。而且它可以24小時持續不斷地接收陽光,解決了地面太陽能發電間斷和穩定性差的問題。
美國、俄羅斯等國發射月球探測器和行星際飛船,已經探測到月球、小行星、火星上擁有豐富的物質資源。月球表面不僅儲存有豐富而清潔、安全的核聚變燃料氦3,而且還富含矽、鋁、鈣、鈉、鐵等元素礦物資源;在一些小行星上發現了豐富的鐵、鎳、銅等金屬和寶貴的稀土元素,特別是在月球和火星上,探測到存在大量水冰,儲量有上億噸,這些都為進一步開發月球和火星創造了條件。

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