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到宇宙太空中去開發資源

原載《少年科學》。

天外來客的啟示

  1976年3月8日下午,吉林地區上空突然出現了一場歷史上罕見的隕石雨。科學工作者對這些墜落的隕石進行分析,發現其中含鐵達30.17%,快夠得上鐵礦石的水平了。目前含鐵百分之三十幾的礦石已在被大量開採,有的地方甚至把含鐵量只有百分之二十幾的也作為礦石使用。
  吉林隕石在隕石中並不算含鐵很多的,屬於石質隕石一類;還有些鐵質隕石或稱隕鐵,含鐵可在80%以上,常常還含鎳,它們都以金屬狀態出現。我國新疆維吾爾自治區青河縣曾經落下過一塊大隕鐵,重達30噸,其中的鐵占88.67%,還有9.22%的鎳。這麼多的鐵和鎳,比最富的礦石還要富,能不能利用呢?當然可以利用,人類最早使用的鐵,就是從這種隕鐵中得到的。從五六千年前居住在美索不達米亞一帶的蘇美爾人的古墓中,發現過用隕鐵造成的小斧;埃及金字塔保存的4000多年前的宗教經文中,有關於用鐵來制造太陽神等神像寶座的記述。在古時候,人類還沒有掌握從礦石中提煉鐵的技術,這些非常珍貴的鐵器,都是用隕鐵造成的。因此在蘇美爾人的語言中,鐵這個字的意思是「天降之火」;在古希臘文中,「鐵」和「星」是一個字,都表示鐵來自天上。直到19世紀,住在格陵蘭的愛斯基摩人,還在用墜落在那裡的幾塊大隕鐵做制造刀、矛、魚叉的材料呢!
  隕石裡含有鐵和鎳這一事實告訴我們:礦產資源不只是地下有,天上也有。礦產的種類很多,包括許多金屬和非金屬礦物,在隕石中像錳、鋁、鉻等都有發現,甚至還找到過金剛石哩!
已可觸及的天上資源

  在火星和木星的軌道之間運行的小行星,是隕石的來源之一,它們數以萬計,目前已經算出軌道並編了號的小行星已將近2000個。這些小行星,沿著很扁的橢圓形軌道圍繞太陽旋轉,當它們闖入地球重力影響達到的範圍時,就會被地球「俘虜」過來,墜落而成為隕石。
  這些小行星中個子最大的直徑有700千米,直徑超過80千米的不過150個。在小行星表面,重力是很微弱的。我們知道從地球上逃逸出去,需要每秒11.2千米的速度;脫離小行星則只需每分鐘有若干米的速度就行了。人們設想將來可以在小行星上采礦,並把它運回來;甚至還設想用火箭把整個小行星推移過來供我們應用。據計算,一個直徑約為1.6千米的小行星,如其成分與鐵質隕石相同,那麼,它所含的鐵將有330億噸,夠全世界消費60多年了。
  離地球比小行星近的火星和月球上也有礦。古時候由於科學不發達,人們把肉眼能望見的月面上比較陰暗的部分,幻想為「蟾宮桂樹」。其實這些是寬闊的低窪地區,科學家稱它為「月海」。月海裡並沒有水,而是充滿著熔岩凝結而成的玄武岩。從月球上採回來的樣品證明,這些玄武岩含鐵、特別是含鈦很多,有的樣品中二氧化鈦的含量達到11.14%。在構成月球高地的巖石中,含鋁較多,三氧化二鋁的含量有的達到35.49%,具有值得利用的條件。可以相信,含量更富更有價值的礦產還會被發現。
  多年以來,火星以它的紅色引人注目。曾經有人幻想這是紅色植物所顯示的。幾十年前出版的一本科學幻想小說中,還曾設想「火星人」來到地球上,把這類紅色植物也帶來了,它們迅速繁殖,使昔日的蔥蘢蒼翠很快變得鮮紅似火。後來的觀測,特別是前年在火星上著陸的探測器拍攝的照片證明,火星之所以看起來是紅的,是因為火星表面大部分佈滿了橘紅色的礫石沙土,甚至天空也彌漫著紅色的塵埃。原來那裡的巖石中含有很多的鐵,在受到氧化後呈現出紅顏色。火星上的鐵無疑是很多的。
  各種各樣的礦產在其他天體上都會有的,只因不像鐵那樣普遍,要找到特別富集的礦產不那麼容易罷了。在地球上找礦尚且要費許多時間,如此遼闊的宇宙,探測剛剛開始,就已經看到這樣有希望的苗頭,可以相信,在宇宙中不僅會有地球上存在的礦產,還會有許多地球上所沒有或稀少的礦產。就現在我們已經得到的資料來看,像甲烷、氨、氫這些重要的化工原料和燃料,在木星上就多得很。木星主要為液態的氫組成,還含有不少氨、甲烷和其他碳氫化合物。整個木星的質量約為地球的317.8倍。你想想這有多少資源!
  我們的近鄰金星,因被特別濃密的大氣裹住,過去長期對它的面目認識不清。現在,宇宙飛船穿越了金星的大氣,使我們了解到它也有一個巖石構成的荒涼的表面,這些巖石裡也應該是有礦產存在的。至於金星的大氣,百分之九十幾是二氧化碳,這也是有用的東西。在地球上,南斯拉夫不久前發現了一個二氧化碳氣田,成為罕見的礦藏,人們正在那裡興建制造乾冰的工廠。在金星上到處都有濃密的二氧化碳,就不足為奇了。金星的大氣中還有一層由硫酸細滴形成的霧。硫酸是很有用的東西,在那裡天然地生成了。宇宙之大,無奇不有,在那些更遙遠的星星上,還會有些什麼呢?
  開發天上的資源,似乎是不可設想的神話,但這正在成為可以觸及的現實。有人正在擬議如何在月球上采礦,如何利用小行星的問題也在討論了。
天上人間

  從其他天體上采礦,把它運回地球,要克服大氣的阻力,很費周折。從經濟上來看,如此遙遠地運來原料,未必合算。那麼有什麼必要去探討開發天上的資源呢?
  我們可以就在天上采礦,就在天上冶煉,在天上建立工廠,造出成品再送回地球。這樣,我們可以使地面上許多工廠停止冒煙,停止排出污水、廢物,環境大大得到改善。在天上還可以利用那裡重力等於零,絕對真空,容易得到幾千度的高溫及近於絕對零度的低溫,以及有許多太陽輻射出來的帶電粒子在那裡活動等特殊條件,制造出許多地面上所不能造出來的產品,例如高純度的光通信纖維、高質量的半導體單晶、高激光效率的玻璃、特殊的合金等等。這些設想是有根據的,部分已經在環繞地球飛行的天空實驗室中造成,像在這種實驗室裡制出的一種銻化銦單晶,用於計算機,可使其尺寸減小9/10。在天上建立工廠是大有希望的事業。
  在天上進行生產所需要的動力是取之不盡、用之不竭的,這就是來自太陽的能。近年來,人類每年從地下采出的石油、煤炭和天然氣,計算起來相當八九十億噸優質煤。這個數字稱得上巨大了,然而同每年太陽輻射到地球上的能量比起來,只有它的萬分之一還不到,而這部分輻射到地球上的太陽能,不過僅佔太陽輻射總能量的二十二億分之一。
  在地面上利用太陽能,受到大氣的阻擋和季節、晝夜變化的影響。如果在大氣層之上利用太陽能,效率就高得多了,可以直接用它的熱,也可以將它來發電,還可以用它來分解水,得到氫和氧作為可以攜帶的燃料,這些辦法都已經在試驗。
  有了原料,又有了充足的能源,我們不僅可以在天上造出需要的產品,還確實可以在天上創造出一個適於人類居住的人間世界。以此為據點,我們可向更遙遠的太陽系以外的星系發展。這並不是虛無縹緲的幻想,有的科學家預計,在下一個世紀內就將部分實現。

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