就解决地球问题而言，改变温室效应的任务可能已经是太巨大了。以外层空间为基地的宏观工程项目可能是答案，它提供偏转射入的热量和紫外线的种种途径。

许多人把空间探索看成是崇高但不切实际的冒险。不过，仅在几十年间，空间开发可能开始朝着解决在诸如信息、能量与资源以及环境管理方面全球问题作出重要贡献。

空间项目的一个主要好处可能是，了解和控制地球气候，尤其是抵制预计的温室变暖及其不利影响。人类可以依靠少用石油的办法，尽量减轻温室效应，但由于世界人口增多和工业化规模扩大，大概不可能这么做。于是，提出丁这样的问题：我们可否想出依靠控制气候来解决问题的办法。

操纵气候

气候工程是受到1991年12月召开的美国地球物理协会重视的一个急需领域。会上提出的控制温室效应的方案包括有：重新造林，驱散大气中硫磺微粒，把营养素撒在极地海洋里促进约束二氧化碳的浮游生物的生长，以及释放几十亿个铝气球以反射太阳光。

气候工程的困难程度取决于有关能量的摆动量。照射到地球的太阳能量是3×10¹⁷瓦——比世界工业能量输出量大几千倍。通常人类使用的能量无法与操纵气候需用的能量相比拟。然而，这些能量可以依靠大型空间结构来解决。例如，下面介绍的操纵气候的屏障群可以使比部署它们需用的能量大几百万倍的能量改变方向。这种，倍增系数是空基气候工程的关键。空基结构，虽造价很高，但是很容易精确操纵。

照射在地球上的太阳能量与反射到空间的能量是平衡的。温室气体依靠拦住一部分反射能量来改变这种平衡。如果地球上环境措施无法减少这些气体的话，则可以依靠减少入射阳光来恢复平衡。这可以借助于在地球上空部署一个巨大屏障——太阳伞来完成。

为了补偿预计的温室效应，我们需要挡住大约3%照射到地球的太阳能。这要求在每一侧有大约2000平方公里（1200英里）遮蔽面积。

这是一块非常大的面积：事实上，至少就面积而言，这种屏障将是人类从未制造过的最大物体。鉴于它的总尺寸，必须把屏障分成若干易于管理的单元。在微引力环境里，可以部署10×10公里那么大的壁板。一群为4，0000个单元，每个单元有一个自动机构，利用太阳光压力把它保持在规定位置。其控制技术水平将是相当于装有微芯片处理器的当代轿车的控制技术水平。一群相当于40，000辆计算机化轿车，这是当代技术完全能办到的。

屏障可能是非常薄的，用厚度或许只有0.002毫米左右的金属薄膜或塑料薄膜制造，可以很方便地进行大量生产。在大而薄的结构情况下，太阳光施加的压力成为值得注意的事。这种压力的作用与施加在帆上的风压相似。实际上，各个屏障单元就是太阳帆。确实，依靠太阳光压力扬帆行驶可能是未来空间任务的重要或运输方法。

在空间的位置

显然，屏障或积木式屏障群必须安置在太阳和地球之间。最明显的位置是在环绕地球的环形轨道上，不过存在着大气阻力，光压复杂性及妨碍其它空间活动问题，因此，需要更遥远的位置。

有一种可能性是5个拉格朗日点（在该处物体相对于太阳-地球-月球系统的位置保持不变）之一。这些稳定点之一，所谓L₁点，永远居于从地球至太阳的距离大约1%处。可能把屏障安置在那里，利用火箭或引力来平衡光压。

第三种可能的位置仍然是远离地球。工程师和未来学家罗伯特 · 福沃德（Robort Forward）指出过把太阳帆置于“悬浮轨道（levitatedorbit）”上的可能性，鉴于光压，这些轨道不服从把行星运动周期与离太阳距离联系起来的开普勒定律。在悬浮轨道上的帆可以保持静止不动或者在任何距离处以任何周期环绕太阳转。如果用适当厚度材料制造的话，可以把帆放在从地球至太阳的途中十分之一并且具有与地球同样周期的轨道上，按照这种方式，它们可以永远保持在地球-太阳轴线上，而且实现所要求的遮蔽量。

每个单元的各个部分都是可以调节的，完全跟船上帆一样。各个屏障单元上的计算机和致动器控制着它们的位置和方向，以便调节其遮蔽量。

这些装置具有的遮蔽作用将是完全散开的——相当于轻微的、隐约的、觉察不出来的薄雾。任何直接的生物效应都应当是最低限度的。看过日蚀的人都知道，即使在太阳大部分被遮住时，太阳光减弱也是极少引人注目的。太阳光减弱3%，只有用科学仪器才能检测到，对生物圈没有任何直接影响，除了因为期望的气候影响外。当然，对作物和对野生的动、植物的影响需要提前研究。而且，如果出现意外问题的话，可以很容易将屏障装置予以调节或拆除。

由于屏障使用月球和小行星的材料以及利用太阳能在空间制造，所以没有任何由制造和发射引起的污染，其成本将是趋于最低值。在深空部署也应尽量避免妨碍其它空间活动。

宇宙尘屏障

空间屏障的一种更简单更便宜的替代物将是部署精细尘埃云。确实，空间中众多物质是以宇宙尘形式出现，引力、光压和电磁场都能影响尘粒运动，因而需要研究尘云的轨道特性。

尘云可以很简单地散布在L₁点附近或悬浮轨道上，尘云在那里将类似于较大太阳帆沿着轨道运行。部署在这些深空位置，应避免妨碍其它空间活动。

需用的质量与（伞）屏障质量相似，但是这些材料不需要任何加工，除了磨削到精确尺寸外。如果尘云在所要求的轨道上是足够稳定的话，那么它将很容易保持住一片永久性密度达到要求的云。这是可能的，例如把若干桶原始月球尘埃发射到所要求的轨道，每桶都装有适度炸药，当它抵达正确位置时，炸药使尘埃散开。

鉴于这种位置，云里某些粒子将损失在深空中。假定，每年损失1%，而且其中1%抵达地球，那么这种流入量将相当于天然的行星际尘粒的流入量，不会有任何显著影响。不过，即使是这样，尘云也不太可能造成很多危害。

施工后勤

这些空间结构用的材料应从哪里来，以及怎样制造和部署它们？类似的问题可按近来普林斯顿大学教授杰拉德K · 奥尼尔（Gerard K · O'Neil）和他的同事提出的关于建造空间殖民地的方案予以解决。他们断定：最理想的材料来源应是月球和小行星带，它们的岩石含有硅酸盐、铝和其它的金属。这些都是制造薄膜和支撑结构的有用原料。

月球和小行星的低引力及空间的真空条件，使运输变得很简便。大量驱动器可以运送月球的材料。装着月球岩石的桶将被悬浮在磁轨上，并且被加速至逃逸月球的速度。当这种载荷从空间被捕获之后，岩石将在以太阳能为动力的化工厂里被加工成金属和玻璃。

其它用途

最终，空基操纵机构可以加以改进，以便在局部区域而不是在全球范围可以有选择地使用它们。某些可能的用途包括：

· 屏蔽紫外光 · 部署在L₁点的或用飘帆乘载的空间屏障可以用来防止因臭氧层破坏而引起的紫外线照射加剧的危险。用滤光材料制造的屏障只吸收或散射紫外波长。普通的氧化钙玻璃可能是适用的。一个挡住3%太阳光的屏障可以携带一个能挡住17%有害紫外线的紫外线滤光器-补偿臭氧损耗的影响是绰绰有余的。

· 促进微小浮游生物生长 · 空基反射镜可把足够的阳光照射到极区海洋，促进浮游生物生长，这些浮游生物能够从大气中提取大量二氧化碳。浮游生物产量增加，还会刺激海洋里食物链，从而有利于渔业和海中生命。

· 控制天气 · 空间反射镜或向地球提供电力的卫星可以用来加热和驱散拦阻一部分从地球反射的能量的高空云层。驱散这些云层，可能有助于降低温度变暖情况。

空间装置还可控制恶劣的天气现象。一个推测的实例就是，空基装置把能量照射到最终要形成飓风的低压区。例如，一个7×7公里空间反射镜可以给50×50×10公里体积空气加热1个月使之温度上升6℃。这将使其压力与周围空气压力相等，从而驱散飓风的起始核心。

· 行星工程 · 从长期着眼，空基装置可以应用于其它行星。例如，可以部署一个空间屏障，把照射到金星上太阳光挡住48%，使日照量减少到与在地球上的一样。加上改变大气，就可以使金星成为可居住的星球。相反地，反射镜可以用来增加火星上日照量，使之变暖，达到可居住的温度。

· 能量生产 · 特别有前途的一项技术是阿瑟D. 利特尔公司（Arthur D. Littleinc.）机械工程师和顾问彼得 · 格拉泽（Peter Glaser）于60年代首先提出的太阳能卫星系统。其基本想法是，在太阳光没有日夜周期和无云层影响的空间，去收集太阳能。集能板的尺寸可能与各个屏障单元相似，大约10×10公里。每个单元以漫散而安全的微波形式，可向地球供应10兆瓦能量。几千个单元便能提供全球能量需用量。这将是干净的、可再用的基本能源。确实，如果及早充分部署的话，利用太阳能卫星，首先就可以阻止温室气体累积。

空基控制气候的成本和益处

这种规模空间方案的成本可能与建造能居住10，000人的第一种原型奥尼尔空间殖民地相似。确实，要容纳劳动大军，可能需要这种殖民地。其成本可能是几百亿至几千亿美元，不过，在月球基地主要基础设施和永久性空间站出现之前，不会去建造这种屏障。

还应把这些成本与空间屏障可以防止的危害进行比较。仅仅温室效应的一种结果——海平面上升——就要使10亿人民搬家。单是被淹没的房地产至少价值1万亿美元。农业损失、物种消灭、社会混乱以及人类不幸，都可能是不可估量的。当然，如果失控的变暖趋势造成的严重温室情景变得很明显，威胁着地球上生命存在的话，那么防止这种情况而花费的任何费用都是正当的。

空间装置可以向气候工程提供最通用的手段。探索要求和经济成本都是重要的，而且，只有完全进入下一世纪，技术才能成为可行的。然而，还有对地球——以及最终对其它行星的可居住性重要影响问题。

[The Futurist，1993年，3~4月]