撰文 | 張及晨（世界聯合學院）
任小東（中國生物多樣性保護與綠色發展基金會星空工作委員會）
責編 | 程 莉
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近日，四川成都天府系統科學研究會稱：該研究會參與構想的「人造月亮」有望在2022年初步實現——2020年首顆「人造月亮」將完成從發射、入軌、展開到照明的整體系統演示驗證並發射，如果成功，將在2022年繼續發射3顆「人造月亮」。
「人造月亮」的構想論證以及設計實施，是尖端航天科技，但筆者認為，用於為人類造福的科學研究與科技創新和進步，應該在尊重自然，了解自然，順應自然規律的前提下全面分析、充分論證後開展工作。
「人造月亮」所產生的人為照明，是否會成為光汙染從而對所涉及區域甚至周邊區域的生態系統產生影響？中國綠髮會星空工作委員會長期倡導科學控制和治理光汙染，在暗夜保護方面開展工作，一直關注夜間環境、關注生物多樣性保護與生態系統安全，為此，本文從生物多樣性保護與暗夜保護的角度針對「人造月亮」項目闡述一些觀點，同時也歡迎社會各界發表見解，參與討論。
自古以來，人類仰望星空發現並積累了許多重要的科學文化知識。但現在城鄉的夜間照明導致夜空亮若白晝，光汙染迅速蔓延，人眼無法看到需暗夜才能看到的夜空景象。
這個「人造月亮」的亮度宣稱可以達到「8倍月光亮度」 ，而月球為視直徑為0.5度的面光源，人造衛星近似為點光源，會更亮更刺眼。如此強的人造光源，必定會形成強烈的光汙染。這種大氣層外的強光源，在經過大氣層的散射後，將會讓星空黯淡失色，與月明星稀同理。
如今，因為光汙染，許多天文臺已經受到幹擾甚至不再能使用，人類數千年來仰望、觀測的星空資源及其文化正在消失。「人造月亮」無疑會加劇光汙染的蔓延。
幾十億年來，地球上的所有生命都依賴於日夜交替的規律變化，這一特性存在於所有動植物的基因序列中。然而，人為照明使得夜晚被照亮，日益嚴重的光汙染嚴重幹擾了夜間環境和生態系統。
眾所周知，很多野生動物依賴於每天光明與黑暗循環的節奏，來支配自身的生命行為，例如繁殖、進食、睡眠以及躲避捕食者，甚至遷徙。2006年出版的《夜晚人工照明的生態學後果》（Ecological Consequences of Artificial Night Lighting），美國植物學家Winslow Briggs撰寫的有關植物反應的章節中指出，對昆蟲、烏龜、鳥類、爬行動物等其他野生物種的研究顯示，不僅僅在市中心，農村地區的光汙染同樣可以改變它們的生活習性、覓食地以及生育周期。
「當我們人為地把光引入自然環境時，有可能毀壞棲息地，就如同用推土機推平一處景觀一樣。」
——前美國國家公園管理局Chad Moore
夜間遷徙或捕食的鳥類通過月光或者星光來導航。人工光源會導致它們偏離航線，向著危險的城市夜空飛行。每年有幾百萬的鳥類死於碰撞高樓或高塔，而這些建築都有非必要的照明。候鳥依賴於四季合理更替的時空信息，而人工光源會導致它們遷徙過早或者過晚，錯過了築巢、捕食和其它活動的最佳環境條件。
許多昆蟲都有趨光性，然而人工光源會成為致命的引導。昆蟲數量的下降對以它們為食以及靠它們傳粉的物種都有負面影響。有些捕獵者，比如以昆蟲為食的動物，以及人類，將這種引導作為自己的優勢加以利用，將食物鏈引向不可測的發展方向。
「包括人類在內的許多物種都需要在黑暗環境下休養生息。」
——美國醫學協會公共衛生委員會
光汙染同樣對人類健康產生影響。人類進化的過程中已經習慣了白天和黑夜的更替，而人造光的增加意味著我們不再經歷完全黑暗的環境。研究表明，人造光會對人類的健康造成許多負面影響，增加肥胖症、抑鬱、睡眠紊亂、糖尿病等疾病的機率。
黑暗對於這顆星球上的多種生態系統極其重要。人造月亮如果真的按照計劃升空工作，到時候夜晚的光亮程度可能是恆定狀態，即夜晚不再是夜晚，造成的後果恐怕是地球上的生物包括人類無法承受的。
就算拋開光汙染不講，根據目前公開的信息，筆者作為一個天文愛好者，對該項目的可行性也深表懷疑。
該項目採用的是衛星反射太陽光的原理。目前在軌道上的銥星衛星就因為天線形狀類似平面鏡，被業餘天文愛好者們所喜愛觀測。銥星的最大亮度星等可以達到-8等，比全天最亮的恆星天狼星（-1等）亮一千倍，約為滿月亮度（-12.7等）的百分之一，在傍晚或清晨的夜空中會十分明亮。「人造月亮」號稱的亮度要比銥星亮600倍，我們不妨簡單估算一下。
►銥星衛星天線十分類似平面鏡，故可以反光。圖片來源：Smithsonian Air & Space Museum
銥星的軌道高度為780km，「人造月亮」的高度為500km（以下）。如果把銥星放到500km高度的軌道上，亮度隨距離平方反比增加，星等取對數（註：星等每差一等亮度差2.512倍），故這時的銥星的星等約-9等，這距離宣傳中的「人造月亮」的-15等亮度還差251倍。於是我們只好把反射鏡的尺寸增加，銥星的尺寸為1米量級，我們不妨設銥星的天線面積約0.5平方米，那麼這個人造月亮需要百平米級反射鏡才能達到其宣稱的反光亮度，這在技術上是充滿挑戰的。
即使反光亮度達到了，照明效率也會是個問題。500km高度軌道的衛星，不到兩個小時就會繞地球公轉一圈。人造衛星在夜空中是以肉眼可見的速度快速移動，如果像銥星一樣鏡面反射的話，同一個地點每天晚上只能有幾秒鐘的時間能被最亮的反射光直射，剩餘的時間衛星是不可見的。同時，每次反射光也只能掃過十分狹窄的地區，而且相差中心區域一公裡，地面看到的亮度就會差數十倍。此外，由於人造衛星不能自身發光，反射太陽光的必要前提是能被太陽光照射到，深夜由於人造衛星會進入地球的陰影，也就無從反光了，所以，人造衛星反光的現象，大多發生在日落後或日出前的定一段時間段內。「人造月亮」畢竟也是衛星，要符合物理規律。
最後建議有關部門做好科學調研和公眾聽證，讓好的科學為全人類造福。
感謝中國生物多樣性保護與綠色發展基金會星空工作委員會戴建峰老師對此文提出的修改意見。
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製版編輯 | 皮皮魚
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