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中國未來可望到穹頂之上建太陽能電站

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關(guān)鍵詞: 太陽能電站,太空電站

       為了消除化石能源燃燒引起的霧霾,減少溫室氣體排放,徹底解決能源危機,多名航天專家建議,中國應(yīng)到距離地面3.6萬公里的地球同步軌道去建太陽能電站。

      一旦實施,這將遠遠超過“阿波羅”登月和國際空間站的規(guī)模,成為人類進入太空時代以來最宏大的太空工程。

      太空電站又稱空間太陽能電站,是指在地球同步軌道上運行的超大型航天器,其上安裝著巨大的太陽能電池板或激光器,將產(chǎn)生的電能通過微波或激光以無線能量傳輸方式傳輸?shù)降孛妗?/p>

      美國科幻作家阿西莫夫曾在小說中描述過太空電站。“兩彈一星”功勛科學(xué)家、中國科學(xué)院院士、國際宇航科學(xué)院院士王希季認為,這其實有一定理論根據(jù)。

      美國科學(xué)家彼得˙格雷澤于1968年在《科學(xué)》雜志上發(fā)表文章,對空間太陽能電站提出了具有可行性的概念方案。

      作為太空電站的積極倡議者,從事了半個多世紀空間技術(shù)研究的王希季說:“具備商用價值的太空電站確實會非常大,它的太陽能電池板面積將達到五六平方公里,相當于約12個天安門廣場的面積。”

      “或許人們能在夜空里看到它,像顆星星。”

      關(guān)于太空電站的形狀,各國研究人員已提出了方形、圓形、碗形等幾十種設(shè)想。

      為何將電站建到太空?

      王希季說,地面上的太陽能電站受晝夜和天氣影響,供電波動太大,難以作為主力電站。而太空電站不受晝夜和天氣的影響,太陽能利用效率大大提高。在地球同步軌道上,99%以上的時間都可接收到全太陽輻射。

      中國工程院院士、電子機械工程專家段寶巖說,太空電站單位面積的發(fā)電量是地面上的10倍。“一旦我們攻克空間太陽能電站技術(shù),就有望逐步解決人類社會的能源危機。”

      尋求新的清潔能源替代化石能源已成為全世界的共識。然而,地面太陽能、風(fēng)能、水能等都存在能量不穩(wěn)定或能量總量受限等問題,難以替代化石能源的地位。

      王希季說,在未來,可控核聚變能和空間太陽能是最有可能成為取用不竭的清潔能源。兩者相比,可控核聚變能的應(yīng)用更為遙遠,因為其科學(xué)理論問題至今還未完全解決。而空間太陽能電站在理論上完全是可行的,雖存在很多工程技術(shù)上的難題,但都是能夠解決的。

      他說,當?shù)厍蛏系幕茉聪牡讲荒茉倬S持人類發(fā)展時,世界就會發(fā)生恐慌。“誰先掌握太空電站的關(guān)鍵技術(shù),誰就能占領(lǐng)未來能源市場。發(fā)展太空電站具有重要的戰(zhàn)略意義。”

      近年來,美、日、俄等國都開展了空間太陽能發(fā)電的研究。中國一些科研機構(gòu)已在太空電站的系統(tǒng)論證和關(guān)鍵技術(shù)方面開展了工作。2010年,多位中國科學(xué)院和中國工程院院士做出了《空間太陽能電站技術(shù)發(fā)展預(yù)測和對策研究》報告,建議中國到2030年建造兆瓦級太空電站,到2050年建造具有商用價值的100萬千瓦級太空電站。

      然而,建設(shè)這樣宏大的太空電站絕非易事,一些關(guān)鍵技術(shù)還有待突破。

      例如,100萬千瓦級的電站總重量會達到萬噸量級。而目前人類運載火箭近地軌道運載能力很少超過100噸。

      “我們需要通用的、價廉的重型運載火箭。”曾設(shè)計中國首枚運載火箭的王希季說。

      “我們必須把太空電站的太陽能電池做得非常薄、非常輕,每平方米的重量不超過200克。”王希季說,“我們還要突破高效率的無線能量轉(zhuǎn)換和傳輸技術(shù)。只有無線能量轉(zhuǎn)換和傳輸效率達到50%左右,太空電站才具有商業(yè)價值。”

      盡管面臨很多難題,這位中國空間技術(shù)開拓者對于中國建設(shè)太空電站充滿信心。“在這一研究領(lǐng)域,中國與世界先進水平差距不大。”

      “習(xí)近平總書記在去年兩院院士大會上說,集中力量辦大事是中國的法寶,這個法寶不能丟。這使我們信心更強了。當年‘兩彈一星’靠的就是這個法寶。只要中國能夠下決心建設(shè)太空電站,運用集中力量辦大事的法寶,并按照客觀規(guī)律辦事,中國說不定能成為頭一個建成太空電站的國家。”王希季說,“希望國家能盡快將太空電站列入國家重大項目,不失時機地開展相關(guān)工作。”

      中國空間技術(shù)研究院副院長李明說:“中國未來5年左右將要建設(shè)的空間站,將給太空電站的發(fā)展帶來很大的機遇。”空間站的大型結(jié)構(gòu)、裝配、維護等技術(shù)可用于太空電站的發(fā)展;空間站可開展太空電站關(guān)鍵技術(shù)的驗證;而空間站和航天員的在軌服務(wù)能力將可支持太空電站的建造。

      他說,中國火箭的運載能力越來越大,新一代的重型運載火箭也有望開展研制。

      王希季說,當太空太陽能發(fā)展成為人類的主能源時,“老百姓再也不用擔(dān)心霧霾,溫室效應(yīng)的問題也會得到根本解決”。

      “單說無線能量傳輸這一項技術(shù),就是了不起的變革。這項技術(shù)得到應(yīng)用后,用電再不需要電線,你的手機充電再也不用插插頭。想象一下這是怎樣的世界。”93歲的航天專家笑著說。

    (審核編輯: 智匯張瑜)

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