太空技术离我们很远？看看它们如何在生活中助力应对气候变化

太空技术离我们很远？看看它们如何在生活中助力应对气候变化

随着全球气候危机日益严峻，太空技术正在以意想不到的方式为地球环境保护贡献力量。从卫星监测到太阳能发电，从风力涡轮机到量子传感器，这些原本用于宇宙探索的技术正在帮助人类更好地应对气候变化带来的挑战。

美国航空航天局（NASA）宇航员、第68远征队任务工程师 Woody Hoburg使用加拿大2号机械臂 ，在太平洋上空257英里的轨道上将一个滚动式太阳能电池阵列安装到国际空间站的桁架结构上。(图片来源 NASA)

2024年世界空间周（10月4日至10月10日）聚焦太空技术如何积极帮助人们更好地理解和管理地球气候。例如， 数量众多的地球观测卫星密切监测温室气体排放，以及极端气候、森林面积减少、干旱、海平面变化和海岸退化等其他气候指标。这些数据使气候科学家得以更有效地对气候危机做出响应。同时，宇宙科学与气候科学的“联动”还有许多更不明显的例子。

巴西严重干旱年频率图（图片来源 CEMADEN-MCTI）

太空技术助力地球环境保护

让我们来看看一些具体的空间技术如何加强地球环境保护和气候适应性：

太阳能电池板技术

为支持在轨运行或执行长期任务的飞行器而制作的太阳能电池板可以指导改进地球上的太阳能发电。使用不可再生能源直接导致温室气体聚集，而太阳能是这些不可再生能源更清洁、更可持续的替代方案，因此太阳能是我们减缓气候变化行动中的重要部分。诸如烧煤以获得廉价能源等人类行为是大气中温室气体增加的重要驱动因素，而正是这些温室气体导致了全球变暖。在未来，科学家希望能够建造在轨的空间电站，在太空中建设太阳能发电场并将电能传输回地球。在这样的情况下太阳能电池板不会被地球的大气层所妨碍，可以更高效地发电。地球的大气层会反射和吸收一部分太阳辐射，因此地面上的太阳能电池板不能以最高的效率工作。

西安电子科技大学“逐日工程”空间太阳能电站地面验证系统（图片来源 西电）

风力发电技术

风力发电同样受益于太空技术。为支持未来火星探测任务的风力涡轮机已经被研发并在南极进行测试，以模拟火星的恶劣环境。NASA说，这使得我们拥有更高效、更持久的风力涡轮机，可用于地球上清洁发电。

飞机设计改进

传统风力发电机组

现在飞机更高的燃料利用效率同样是一个例子——飞机的燃料使用同样是人产生温室气体的主要来源。然而，通过飞船设计，飞机设计得以改进从而拥有更高的燃料利用效率，使得燃烧和排放到大气中的燃料量减少。

绝热材料应用

为了使飞船免受极端高温威胁并总体调节温度的绝热材料，同样被改进并应用于建筑中。适当的绝热材料可以可以减少建筑供暖或制冷的需求，从而帮助节约能源使用。相应的，更少的能源使用使更少的有害气体被排放到大气层中。

二氧化碳捕获技术

还有一个例子是一个叫做“火星氧气原位资源利用实验”（MOXIE）的工具，它随NASA的“毅力号”火星车被送上火星。作为该次任务的一部分，MOXIE成功利用火星大气层中的二氧化碳制造了共计122克氧气。

使MOXIE的开发得以实现的技术发展同样已经被用在地球上，用于建设可以减少被排入地球大气的二氧化碳总量的系统，而二氧化碳是地球气候变化最突出的驱动力。NASA称，从油井到啤酒酿造厂，这项技术有很多应用，其捕获的二氧化碳甚至可以被重新利用。

MOXIE（图片来源 NASA）

量子传感器监测

此外，用于测量飞船重力、加速度和旋转的量子传感器，可被用于监测冰川融化过程中的精细尺寸变化、地下水损耗、海洋环流和地球不同区域海平面上升情况。例如这些被设计用于宇航任务的传感器，可以探测地球表面变化或大量物质迁移后地球重力场的变化, 测量这样的事件有助于我们响应气候变化。

太空技术在应对气候危机中的应用（图片来源 NASA）

结语

还有许多为太空探索而生的技术已经被用于地球上。这些技术在支持人类探索深空的同时，也使科学家能够更好地理解、监测和应对全球气候风险。