“幸福灰尘一下子在前面掠过,我身体开始闪闪发光。身边美景也像过眼不忘,旋转飞向你的一方。”这是香港歌星陈慧琳《幸福灰尘》中的歌词。然而,每天漂浮在空气中的灰尘很少让我们幸福,却不断让我们烦恼,因为这些灰尘让环境变脏,让我们不得不动手打扫卫生。然而,我们不要小看这些尘埃,它们有可能来自太空,科学家会把它们收集起来用于科学研究,甚至可以用来制造新产品和开发新能源。这个时候,肮脏的灰尘就真的变成“幸福的灰尘”了。
用飞船收集太空尘埃
2006年1月15日,美国的“星尘”号飞船按计划释放出回收舱,装有彗星尘埃样本的回收舱降落地面。1999年2月,美国发射了“星尘”号飞船。2004年1月,“星尘”号飞过“维尔特二号”彗星时,飞船上的尘埃采集器成功捕获到彗星尘埃样本(大多数都比人的发丝还细)。此外,飞船在漫长的航行中有195天张开采集器,收集漂浮在太空中的尘埃。
收集那些来自不易的太空尘埃,仅仅是“星尘”项目研究分析计划的开始。美国航空航天局(NASA)称,将有100名专业研究人员和上千业余天文爱好者参与彗星尘埃的分析和研究,而完整的分析可能耗时10年。就像月球岩石一样,彗星尘埃会被送往多个国家的实验室进行分析。英国行星与太空科学研究所将承担部分太空尘埃分析的任务。尘埃将被保存在该研究所的特殊储藏室,初步测试将检查尘埃的大小、形状、颜色以及构成;之后一些尘埃颗粒将被切割进行更细致的观察。
彗星探测一直是科学家了解太阳系、行星和生命起源的重要途径。但由于技术限制,直到近年来才捕捉到彗星成分的第“一手资料”。2005年7月,“深度撞击”计划让NASA获得了彗星内部的图片,而“星尘”项目则是人类第一次用航天器对太空尘埃进行取样研究(曾将该项目形容为“将彗星带回地球”)。
指尖中的太空尘埃
不要以为太空尘埃很神秘,不要以为只有宇航员才可能接触太空尘埃。挥挥手,可能在你指尖中的那粒灰尘就是太空尘埃。天文学家认为,太空尘埃的扩散能力很强,在小行星的大气中含有恒星的尘埃。因此,研究太空飘飞来的尘埃可以在地球上进行,每年落入我们地球大气层中的太空尘埃达4万吨。正在死亡或爆炸的恒星是主要的太空尘埃源,巨大尘埃云存在于银河系很多区域,它们是天文学家集中研究的对象。
研究结果表明,大部分太空尘埃由硅酸盐微粒组成,像地球上的砂子一样,太空尘埃由二氧化硅和少量铁、镍与其他金属杂质以及硫组成。研究结果还表明,从地球大气中收集太空尘埃实在很辛苦,每10万粒尘埃中才能找到6粒来自遥远太空的尘埃,它们有可能是在太阳系外形成的。这些太空尘埃的直径往往只有几微米,需借助于新型电子显微镜进行研究,才能更准确地测定其同位素比例、成分、结构和质量。
太阳能电池的原料
科学家为什么要研究那些微小的太空尘埃?除了可以揭示宇宙形成的奥秘之外,更重要的是我们可以对这些尘埃进行开发和利用,目前开发比较成功的是月球尘埃。
美国休斯敦大学的阿列克斯 · 弗兰德里奇教授发现,可用月球尘埃制造驱动机器人的太阳能电池。早在4年前,弗兰德里奇便提出了利用月球尘埃建造发电站的构想。他们认为,今后可先向月球表面投放一些轮式机器人,由它们负责收集月表尘埃物质,之后再将这些物质清洗、熔化、制成薄板。接下来的工作就是在这些薄板中植入半导体,以便将太阳能转换为电能。据研究人员测算,机器人能够分阶段建造出不少巨大的太阳能电池,足以为未来的月球移民们提供必要的能源供应。
除了可以用来制造太阳能电池外,月球尘埃中还富含新的能源。据探测,月球尘埃中富集着氦-3,其含量估计有数百万吨。氦-3是进行热核反应的重要原料,可用于核电厂发电的原料。德国和美国已经准备合作开发月球尘埃。根据这项计划,人类将派遣特殊机器人到月球表面进行作业,开采并提纯氦-3,然后再带回地面。每年人类只需发射2~3艘载重10吨的宇宙飞船,即可从月球上运回大量氦-3,供全人类作为替代能源使用,而它的运输费用只相当于目前核能发电的几十分之一。
一些太空尘埃的显微图片
利用太空尘埃制造的太阳能电池