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到宇宙太空中去开发资源


原载《少年科学》。

天外来客的启示

  1976年3月8日下午,吉林地区上空突然出现了一场历史上罕见的陨石雨。科学工作者对这些坠落的陨石进行分析,发现其中含铁达30.17%,快够得上铁矿石的水平了。目前含铁百分之三十几的矿石已在被大量开采,有的地方甚至把含铁量只有百分之二十几的也作为矿石使用。
  吉林陨石在陨石中并不算含铁很多的,属于石质陨石一类;还有些铁质陨石或称陨铁,含铁可在80%以上,常常还含镍,它们都以金属状态出现。我国新疆维吾尔自治区青河县曾经落下过一块大陨铁,重达30吨,其中的铁占88.67%,还有9.22%的镍。这么多的铁和镍,比最富的矿石还要富,能不能利用呢?当然可以利用,人类最早使用的铁,就是从这种陨铁中得到的。从五六千年前居住在美索不达米亚一带的苏美尔人的古墓中,发现过用陨铁造成的小斧;埃及金字塔保存的4000多年前的宗教经文中,有关于用铁来制造太阳神等神像宝座的记述。在古时候,人类还没有掌握从矿石中提炼铁的技术,这些非常珍贵的铁器,都是用陨铁造成的。因此在苏美尔人的语言中,铁这个字的意思是“天降之火”;在古希腊文中,“铁”和“星”是一个字,都表示铁来自天上。直到19世纪,住在格陵兰的爱斯基摩人,还在用坠落在那里的几块大陨铁做制造刀、矛、鱼叉的材料呢!
  陨石里含有铁和镍这一事实告诉我们:矿产资源不只是地下有,天上也有。矿产的种类很多,包括许多金属和非金属矿物,在陨石中像锰、铝、铬等都有发现,甚至还找到过金刚石哩!
已可触及的天上资源

  在火星和木星的轨道之间运行的小行星,是陨石的来源之一,它们数以万计,目前已经算出轨道并编了号的小行星已将近2000个。这些小行星,沿着很扁的椭圆形轨道围绕太阳旋转,当它们闯入地球重力影响达到的范围时,就会被地球“俘虏”过来,坠落而成为陨石。
  这些小行星中个子最大的直径有700千米,直径超过80千米的不过150个。在小行星表面,重力是很微弱的。我们知道从地球上逃逸出去,需要每秒11.2千米的速度;脱离小行星则只需每分钟有若干米的速度就行了。人们设想将来可以在小行星上采矿,并把它运回来;甚至还设想用火箭把整个小行星推移过来供我们应用。据计算,一个直径约为1.6千米的小行星,如其成分与铁质陨石相同,那么,它所含的铁将有330亿吨,够全世界消费60多年了。
  离地球比小行星近的火星和月球上也有矿。古时候由于科学不发达,人们把肉眼能望见的月面上比较阴暗的部分,幻想为“蟾宫桂树”。其实这些是宽阔的低洼地区,科学家称它为“月海”。月海里并没有水,而是充满着熔岩凝结而成的玄武岩。从月球上采回来的样品证明,这些玄武岩含铁、特别是含钛很多,有的样品中二氧化钛的含量达到11.14%。在构成月球高地的岩石中,含铝较多,三氧化二铝的含量有的达到35.49%,具有值得利用的条件。可以相信,含量更富更有价值的矿产还会被发现。
  多年以来,火星以它的红色引人注目。曾经有人幻想这是红色植物所显示的。几十年前出版的一本科学幻想小说中,还曾设想“火星人”来到地球上,把这类红色植物也带来了,它们迅速繁殖,使昔日的葱茏苍翠很快变得鲜红似火。后来的观测,特别是前年在火星上着陆的探测器拍摄的照片证明,火星之所以看起来是红的,是因为火星表面大部分布满了橘红色的砾石沙土,甚至天空也弥漫着红色的尘埃。原来那里的岩石中含有很多的铁,在受到氧化后呈现出红颜色。火星上的铁无疑是很多的。
  各种各样的矿产在其他天体上都会有的,只因不像铁那样普遍,要找到特别富集的矿产不那么容易罢了。在地球上找矿尚且要费许多时间,如此辽阔的宇宙,探测刚刚开始,就已经看到这样有希望的苗头,可以相信,在宇宙中不仅会有地球上存在的矿产,还会有许多地球上所没有或稀少的矿产。就现在我们已经得到的资料来看,像甲烷、氨、氢这些重要的化工原料和燃料,在木星上就多得很。木星主要为液态的氢组成,还含有不少氨、甲烷和其他碳氢化合物。整个木星的质量约为地球的317.8倍。你想想这有多少资源!
  我们的近邻金星,因被特别浓密的大气裹住,过去长期对它的面目认识不清。现在,宇宙飞船穿越了金星的大气,使我们了解到它也有一个岩石构成的荒凉的表面,这些岩石里也应该是有矿产存在的。至于金星的大气,百分之九十几是二氧化碳,这也是有用的东西。在地球上,南斯拉夫不久前发现了一个二氧化碳气田,成为罕见的矿藏,人们正在那里兴建制造干冰的工厂。在金星上到处都有浓密的二氧化碳,就不足为奇了。金星的大气中还有一层由硫酸细滴形成的雾。硫酸是很有用的东西,在那里天然地生成了。宇宙之大,无奇不有,在那些更遥远的星星上,还会有些什么呢?
  开发天上的资源,似乎是不可设想的神话,但这正在成为可以触及的现实。有人正在拟议如何在月球上采矿,如何利用小行星的问题也在讨论了。
天上人间

  从其他天体上采矿,把它运回地球,要克服大气的阻力,很费周折。从经济上来看,如此遥远地运来原料,未必合算。那么有什么必要去探讨开发天上的资源呢?
  我们可以就在天上采矿,就在天上冶炼,在天上建立工厂,造出成品再送回地球。这样,我们可以使地面上许多工厂停止冒烟,停止排出污水、废物,环境大大得到改善。在天上还可以利用那里重力等于零,绝对真空,容易得到几千度的高温及近于绝对零度的低温,以及有许多太阳辐射出来的带电粒子在那里活动等特殊条件,制造出许多地面上所不能造出来的产品,例如高纯度的光通信纤维、高质量的半导体单晶、高激光效率的玻璃、特殊的合金等等。这些设想是有根据的,部分已经在环绕地球飞行的天空实验室中造成,像在这种实验室里制出的一种锑化铟单晶,用于计算机,可使其尺寸减小9/10。在天上建立工厂是大有希望的事业。
  在天上进行生产所需要的动力是取之不尽、用之不竭的,这就是来自太阳的能。近年来,人类每年从地下采出的石油、煤炭和天然气,计算起来相当八九十亿吨优质煤。这个数字称得上巨大了,然而同每年太阳辐射到地球上的能量比起来,只有它的万分之一还不到,而这部分辐射到地球上的太阳能,不过仅占太阳辐射总能量的二十二亿分之一。
  在地面上利用太阳能,受到大气的阻挡和季节、昼夜变化的影响。如果在大气层之上利用太阳能,效率就高得多了,可以直接用它的热,也可以将它来发电,还可以用它来分解水,得到氢和氧作为可以携带的燃料,这些办法都已经在试验。
  有了原料,又有了充足的能源,我们不仅可以在天上造出需要的产品,还确实可以在天上创造出一个适于人类居住的人间世界。以此为据点,我们可向更遥远的太阳系以外的星系发展。这并不是虚无缥缈的幻想,有的科学家预计,在下一个世纪内就将部分实现。


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