大陸實驗基地啟動 領先全球 太陽能發電站 飛上太空

5

文/許依晨
中國大陸首個太空太陽能電站實驗基地,近日在重慶啟動建設,可望領先全球在地球同步軌道上建立太陽能發電站。這個計畫將於2021年至2025年建設中小規模平流層太陽能電站並發電,2025年後開始進行大規模太空太陽能電站系統相關工作。
另一方面,西安也將建設太空太陽能電站系統項目地面驗證平台,將用於對太空太陽能電站功能與效率的系統驗證。
綜合陸媒報導,太空太陽能電站構想,最早由美國科學家格拉澤於1968年提出,在地球軌道上建立太陽能電站,透過無線傳輸或雷射光束等方式,持續向地面提供電力的發電系統。與地面太陽能電站相比,空間太陽能電站不受晝夜、季節、天氣等自然因素影響,對太陽能的利用率也更高。
這不僅將能為地面提供源源不絕的大規模商業化乾淨能源,例如,電動車將能隨時隨地充電,此外,還能作為未來太空飛行器的動力來源,使航天器擺脫巨大的太陽能電池翼,並大大增加功率水準和控制精度。
太空太陽能電站的主要工作原理為,太陽能發電裝置將太陽能轉化成為電能,能量轉換裝置將電能轉換成微波或雷射等形式,並利用發射裝置向地面發送波束,地面接收系統接收空間傳輸的波束,透過轉換裝置將其轉換成電能接入電網。
此外,空間太陽能電站還能收拾傳統能源造成的「爛攤子」,石化能源的利用造成全球暖化,隨之頻頻產生颱風、龍捲風等惡劣氣象。將空間太陽能電站的巨大能量傳輸到颱風所在區域,可以改變颱風的溫度分布,破壞其形成過程。
太空太陽能電站的技術原理現已沒有太大問題,但太空太陽能電站要作為一個非常宏大的太空系統,在許多技術方面都有待取得突破性進展。
首先,太空太陽能電站規模巨大,質量可達萬噸、尺度能到千米、發電功率為兆瓦級、壽命需要在30年以上,在結構及控制技術、軌組裝維護技術上存有很大的挑戰。此外,長期運行的安全性也值得注意,長期微波輻射下對生態、大氣、生物體等的影響。
目前人類最大的航天器—國際太空站重400多噸,而一個工業級空間太陽能發電站重達上千噸甚至上萬噸。因此大陸有專家建議,先將空間太陽能電站的建造材料發射到太空,建立「太空工廠」,通過3D列印技術將所需零配件列印出來,再通過太空機器人進行組裝。這也是目前大陸的研究方向之一。
學者指出,雖然建設時將面臨著諸多難題,但發展過程中將有效帶動火箭技術、微波技術、空間製造、商業航天等領域的發展。
陸媒樂觀稱,大陸在太空太陽能電站方面的研究,已從「跟跑」到「並跑」進入世界前列,有望成為世界首個建成有實用價值空間太空太能電站的國家。

分享: