宇航專家有一個新奇構想

美國宇航局的科學家提出一個新奇構想：用月球土制造望遠鏡的反光鏡。這將有助于實現(xiàn)從月球遙望太空的夢想。

造超大望遠鏡

在月球上架設一個巨大的望遠鏡一直是天文學家的夢想。因為月球上沒有大氣的干擾，所以在月球上建造一個直徑10.4米（地球上最大的光學望遠鏡的鏡片直徑就是10.4米，哈伯太空望遠鏡的鏡片直徑是2.4米）的巨型望遠鏡的話，那看到的東西肯定比地球上多得多了。

還有非常重要的一點，由于月球的重力場只相當于地球的1/6，所以理論上在月球上能建造、安裝更大的光學望遠鏡——直徑達50米左右的望遠鏡，相當于半個足球場的長度。有了這么大的望遠鏡，科學家就能更好地研究行星的化學成分以及生命的跡象。

美國宇航局戈達德太空飛行中心的天體物理學家彼得·陳就提出了這么一個新奇的構想，這個想法甚至非常大膽——就地取材，用月球的塵土為原料來制造望遠鏡的反光鏡！彼得·陳認為，那將是最經濟的方法。

“如果什么材料都從地球運送到月球的話，那么我們的計劃將受限于火箭的運力，并且成本非常高昂。”彼得解釋說，“而月球表面的塵土，就是非常好的原材料。”在復合材料專家彼得的眼中，建造望遠鏡完全可以就地取材。

月球土制聰明材料

復合材料是由兩種或多種性質不同的材料通過物理和化學復合，組成具有兩個或兩個以上相態(tài)結構的材料。復合材料有兩個顯著的特點，那就是質量超小而強度超大。

由碳纖維和環(huán)氧樹脂結合而成的復合材料，由于其密度小、剛性好和強度高而成為一種先進的航空航天材料。因為航天飛行器的質量每減少1千克，就可使運載火箭減輕500千克。所以，在航空航天工業(yè)中爭相采用先進復合材料。有一種垂直起落戰(zhàn)斗機，它所用的碳纖維復合材料已占全機質量的1/4，占機翼質量的1/3。美國航天飛機上3只火箭推進器的關鍵部件以及先進的MX導彈發(fā)射管等，都是用先進的碳纖維復合材料制成的。

民用方面，一些高檔自行車的車身已經應用了高強度的碳纖維復合材料。甚至，連釣魚用的魚竿也開始用復合材料來制作。

“為什么不利用月球上的資源來制造復合材料呢？”在彼得·陳的實驗室，他已經開始利用一種稱作模擬月球土來制造“聰明”的材料。當然，這種智能材料還要和環(huán)氧樹脂和碳納米管相混合。當電流通過時，這種材料還能夠彎曲或變形呢。

“樣品”做出來了

彼得·陳利用這種方法產生的月球混凝土，作為制造一個直徑30厘米圓盤的基礎，在它頂部注入更多塑膠環(huán)氧樹脂。然后他以恒定速度旋轉這個反射鏡，讓環(huán)氧樹脂在變硬的過程中形成碗狀，最后在真空室內給它涂上一層薄薄的反射鋁層。據(jù)彼得·陳估計，要制造一臺像哈勃一樣大的反射鏡，需要將60千克的環(huán)氧樹脂、1.3千克的碳納米管和大約1克的鋁帶上月球。然而，600千克的月球土就足以提供大部分所需的材料。月球上沒有大氣，也正好具備了制造反射鏡所需的真空環(huán)境這個條件。

因為碳納米管的存在，可以增加材料的傳導性。由于月球上的溫差非常大，良好的熱傳導性有助于巨大望遠鏡在黑夜與白天的更替過程中很快地達到熱平衡，減少鏡體的形變。如果巨大的鏡體因為月球的重力作用而發(fā)生形狀上的變化，那么，智能材料的電傳導性可以讓天文學家通過放置在鏡面背部的電極控制電流的強度，保持鏡面的拋物線形狀。

月球上做事不容易

想法新奇大膽的彼得·陳認為，他似乎已經找到了一個在月球上建造巨大望遠鏡的簡單方法。當人類重返月球的時候，就地取材，建造一個巨大的天文臺是非常科學合理的事情。

不過，在月球上做什么事情都不是很容易。一些科學家給這項工作潑了點冷水。

美國宇航局馬歇爾航天中心太空和探索科研室首席物理學家詹姆士·斯潘在美國宇航局的一項聲明中說：“在布滿月塵的月球表面，要用電鍍的方法把反射鋁層涂到巨大的鏡面上，本身就是一個巨大的挑戰(zhàn)，因為在月面上不像在地球上可以人為地控制相對潔凈的工作環(huán)境。”

制造這種反射鏡還面臨其他一些挑戰(zhàn)包括：在月球上如何獲得必要的制造設備（全部用宇宙飛船運上去嗎？）如何確保沒有飄浮的月球塵埃弄臟這個反射鏡。

盡管困難重重，彼得·陳和他的同事們還將利用模擬的月球土，制造一個0.5米和1米的反射鏡，來擴大他們的演示規(guī)模。他們還計劃尋找可提高已經完成的反射鏡表面質量的方法，而且已經對未來宇航員和機器人在月球上(或許是在月球某個隕石坑里)制造更大望遠鏡鏡面的幾種可能的方法進行了分析。

彼得·陳說：“這完全是一個創(chuàng)造性的想法，思考這樣的問題非常有趣。”