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下載手機(jī)APP 空間太陽(yáng)能發(fā)電站(藝術(shù)圖)。圖片來(lái)源：國(guó)際經(jīng)濟(jì)論壇網(wǎng)
加州理工學(xué)院研制出的空間太陽(yáng)能電池板。圖片來(lái)源：加州理工學(xué)院
科技創(chuàng)新國(guó)際潮
據(jù)國(guó)際經(jīng)濟(jì)論壇網(wǎng)近日?qǐng)?bào)導(dǎo)，英國(guó)政府正考慮出資160億英鎊，制作空間太陽(yáng)能電站。空間太陽(yáng)能電站是英國(guó)政府“凈零創(chuàng)新組合”項(xiàng)目將出資的技能之一，被視為可助英國(guó)到2050年完成凈零排放的潛在辦法之一。
美國(guó)加州理工學(xué)院科學(xué)家也正在開(kāi)展一項(xiàng)具有前鋒性的“空間太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目”，而且美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室2020年在太空測(cè)試了太陽(yáng)能模塊和能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。此外，我國(guó)也在制作自己的空間太陽(yáng)能發(fā)電站。
那么，太空中的太陽(yáng)能發(fā)電站將如何運(yùn)作，能帶來(lái)哪些長(zhǎng)處，又面臨哪些應(yīng)戰(zhàn)呢?
長(zhǎng)處多多
據(jù)國(guó)際經(jīng)濟(jì)論壇網(wǎng)報(bào)導(dǎo)，到2050年，全球動(dòng)力需求預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)近50%。
坐落軌道上的空間太陽(yáng)能電站一天24小時(shí)都可以接納太陽(yáng)光，因而可以持續(xù)發(fā)電，這比地球上的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì)——后者只能在白日發(fā)電，而且受天氣影響。因而，空間太陽(yáng)能發(fā)電或許是協(xié)助滿(mǎn)足全球動(dòng)力部分日益增長(zhǎng)的需求和應(yīng)對(duì)全球氣溫上升的要害。
空間太陽(yáng)能發(fā)電需求在太空搜集太陽(yáng)能并將其傳送到地球上。為此，空間太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)需求一顆太陽(yáng)能衛(wèi)星，即一臺(tái)裝有太陽(yáng)能電池板的巨型航天器。這些電池板可以發(fā)電，然后經(jīng)過(guò)高頻無(wú)線(xiàn)電波將能量無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)降厍颍环N名為硅整流二極管天線(xiàn)的地面天線(xiàn)將把無(wú)線(xiàn)電波轉(zhuǎn)換成電力，再將其傳送至電網(wǎng)。
遠(yuǎn)景可期
使用漂浮在太空中的巨型太陽(yáng)能發(fā)電站向地球發(fā)射大量能量，這聽(tīng)起來(lái)像科幻小說(shuō)——20世紀(jì)20年代，俄羅斯科學(xué)家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基首次提出了這個(gè)設(shè)想。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，它成為作家們的靈感來(lái)源。1941年著名科幻作家艾薩克·阿西莫夫宣布的短篇小說(shuō)《推理》，就描述了這樣一個(gè)能搜集太陽(yáng)能、并經(jīng)過(guò)微波向行星傳遞能量的空間站。
此后，基于太空的太陽(yáng)能使用就成為一個(gè)長(zhǎng)盛不衰的想法，而最近的技能進(jìn)步使科學(xué)家們對(duì)其遠(yuǎn)景更為樂(lè)觀。這些技能包含輕型太陽(yáng)能電池、無(wú)限能量傳輸和太空機(jī)器人技能等。
制作空間太陽(yáng)能發(fā)電站首先需求處理的是太陽(yáng)能電池板的重量問(wèn)題，不過(guò)，這現(xiàn)已經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)超輕太陽(yáng)能電池得到了處理。2017年，美國(guó)加州理工學(xué)院的研究人員提出了一個(gè)模塊化發(fā)電站的規(guī)劃，該發(fā)電站由數(shù)千塊超輕型太陽(yáng)能電池瓦組成。它是迄今為止最輕的集成多功能原型機(jī)，可以搜集陽(yáng)光，將其轉(zhuǎn)換成射頻電能，然后以受控光束無(wú)線(xiàn)傳輸這種能量。
別的，空間太陽(yáng)能電站基于模塊化規(guī)劃，大量太陽(yáng)能組件可由機(jī)器人在軌道上拼裝而成。此外，把一切這些組件運(yùn)入太空難度大、本錢(qián)高，但像美國(guó)太空探索技能公司(SpaceX)這樣的公司正在努力改變這種狀況，其研制出的“獵鷹”火箭可重復(fù)使用，功能更強(qiáng)大的“星艦”火箭也行將進(jìn)入要害的試飛階段，有望大大下降空間發(fā)電本錢(qián)。
仍有應(yīng)戰(zhàn)
弗雷澤-納什咨詢(xún)公司最近的一份報(bào)告以為，英國(guó)出資100多億英鎊制作空間太陽(yáng)能電站是可行的。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)將從規(guī)模實(shí)驗(yàn)開(kāi)端，2040年建成并投入使用。屆時(shí)這顆太陽(yáng)能衛(wèi)星的直徑將到達(dá)1.7公里，重約2000噸。地面天線(xiàn)的面積約為87平方公里。
據(jù)美國(guó)顧客新聞與商業(yè)頻道網(wǎng)站報(bào)導(dǎo)，我國(guó)正在考慮制作太陽(yáng)能發(fā)電站的方案，包含在2021年至2025年制作中小規(guī)模平流層太陽(yáng)能電站并發(fā)電;2025年后開(kāi)端大規(guī)模空間太陽(yáng)能電站系統(tǒng)相關(guān)工作。根據(jù)有關(guān)專(zhuān)家組證明主張，我國(guó)應(yīng)力爭(zhēng)在未來(lái)十余年完成空間超高壓發(fā)電輸電及無(wú)線(xiàn)能量傳輸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，完成“2030年開(kāi)端制作兆瓦級(jí)空間太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)電站，2050年前具備制作吉瓦級(jí)商業(yè)空間太陽(yáng)能電站的能力”的中、遠(yuǎn)期目標(biāo)。
但國(guó)際經(jīng)濟(jì)論壇網(wǎng)的報(bào)導(dǎo)指出，即便咱們成功制作了一個(gè)空間太陽(yáng)能電站，其運(yùn)轉(zhuǎn)也面臨若干實(shí)踐應(yīng)戰(zhàn)，例如太空碎片或許會(huì)破壞太陽(yáng)能電池板。太空碎片是廢棄的運(yùn)載火箭或航天器部件，它們?cè)诘厍蛏峡諗?shù)百公里處漂浮，因?yàn)樘账槠?5266公里/小時(shí)的極快速度在近地軌道上飛行，因而一旦發(fā)生磕碰，或許會(huì)對(duì)衛(wèi)星或航天器形成嚴(yán)重破壞。
另一個(gè)問(wèn)題是，從太陽(yáng)能衛(wèi)星向地面?zhèn)鬏斈芰侩y度很大，科學(xué)家們需求進(jìn)步無(wú)線(xiàn)能量傳輸?shù)墓β剩勒宅F(xiàn)有技能，搜集到的太陽(yáng)能只有一小部分可到達(dá)地球。
報(bào)導(dǎo)還指出，空間太陽(yáng)能發(fā)電能否協(xié)助英國(guó)在2050年前完成凈零排放還有待觀察，但雖然存在上述應(yīng)戰(zhàn)，空間太陽(yáng)能發(fā)電未來(lái)仍有或許夢(mèng)想成真，在全球動(dòng)力供應(yīng)中發(fā)揮重要作用。科技日?qǐng)?bào)作者：劉霞
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加州理工學(xué)院研制出的空間太陽(yáng)能電池板。圖片來(lái)源：加州理工學(xué)院
科技創(chuàng)新國(guó)際潮
據(jù)國(guó)際經(jīng)濟(jì)論壇網(wǎng)近日?qǐng)?bào)導(dǎo)，英國(guó)政府正考慮出資160億英鎊，制作空間太陽(yáng)能電站。空間太陽(yáng)能電站是英國(guó)政府“凈零創(chuàng)新組合”項(xiàng)目將出資的技能之一，被視為可助英國(guó)到2050年完成凈零排放的潛在辦法之一。
美國(guó)加州理工學(xué)院科學(xué)家也正在開(kāi)展一項(xiàng)具有前鋒性的“空間太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目”，而且美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室2020年在太空測(cè)試了太陽(yáng)能模塊和能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。此外，我國(guó)也在制作自己的空間太陽(yáng)能發(fā)電站。
那么，太空中的太陽(yáng)能發(fā)電站將如何運(yùn)作，能帶來(lái)哪些長(zhǎng)處，又面臨哪些應(yīng)戰(zhàn)呢?
長(zhǎng)處多多
據(jù)國(guó)際經(jīng)濟(jì)論壇網(wǎng)報(bào)導(dǎo)，到2050年，全球動(dòng)力需求預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)近50%。
坐落軌道上的空間太陽(yáng)能電站一天24小時(shí)都可以接納太陽(yáng)光，因而可以持續(xù)發(fā)電，這比地球上的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì)——后者只能在白日發(fā)電，而且受天氣影響。因而，空間太陽(yáng)能發(fā)電或許是協(xié)助滿(mǎn)足全球動(dòng)力部分日益增長(zhǎng)的需求和應(yīng)對(duì)全球氣溫上升的要害。
空間太陽(yáng)能發(fā)電需求在太空搜集太陽(yáng)能并將其傳送到地球上。為此，空間太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)需求一顆太陽(yáng)能衛(wèi)星，即一臺(tái)裝有太陽(yáng)能電池板的巨型航天器。這些電池板可以發(fā)電，然后經(jīng)過(guò)高頻無(wú)線(xiàn)電波將能量無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)降厍颍环N名為硅整流二極管天線(xiàn)的地面天線(xiàn)將把無(wú)線(xiàn)電波轉(zhuǎn)換成電力，再將其傳送至電網(wǎng)。
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使用漂浮在太空中的巨型太陽(yáng)能發(fā)電站向地球發(fā)射大量能量，這聽(tīng)起來(lái)像科幻小說(shuō)——20世紀(jì)20年代，俄羅斯科學(xué)家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基首次提出了這個(gè)設(shè)想。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，它成為作家們的靈感來(lái)源。1941年著名科幻作家艾薩克·阿西莫夫宣布的短篇小說(shuō)《推理》，就描述了這樣一個(gè)能搜集太陽(yáng)能、并經(jīng)過(guò)微波向行星傳遞能量的空間站。
此后，基于太空的太陽(yáng)能使用就成為一個(gè)長(zhǎng)盛不衰的想法，而最近的技能進(jìn)步使科學(xué)家們對(duì)其遠(yuǎn)景更為樂(lè)觀。這些技能包含輕型太陽(yáng)能電池、無(wú)限能量傳輸和太空機(jī)器人技能等。
制作空間太陽(yáng)能發(fā)電站首先需求處理的是太陽(yáng)能電池板的重量問(wèn)題，不過(guò)，這現(xiàn)已經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)超輕太陽(yáng)能電池得到了處理。2017年，美國(guó)加州理工學(xué)院的研究人員提出了一個(gè)模塊化發(fā)電站的規(guī)劃，該發(fā)電站由數(shù)千塊超輕型太陽(yáng)能電池瓦組成。它是迄今為止最輕的集成多功能原型機(jī)，可以搜集陽(yáng)光，將其轉(zhuǎn)換成射頻電能，然后以受控光束無(wú)線(xiàn)傳輸這種能量。
別的，空間太陽(yáng)能電站基于模塊化規(guī)劃，大量太陽(yáng)能組件可由機(jī)器人在軌道上拼裝而成。此外，把一切這些組件運(yùn)入太空難度大、本錢(qián)高，但像美國(guó)太空探索技能公司(SpaceX)這樣的公司正在努力改變這種狀況，其研制出的“獵鷹”火箭可重復(fù)使用，功能更強(qiáng)大的“星艦”火箭也行將進(jìn)入要害的試飛階段，有望大大下降空間發(fā)電本錢(qián)。
仍有應(yīng)戰(zhàn)
弗雷澤-納什咨詢(xún)公司最近的一份報(bào)告以為，英國(guó)出資100多億英鎊制作空間太陽(yáng)能電站是可行的。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)將從規(guī)模實(shí)驗(yàn)開(kāi)端，2040年建成并投入使用。屆時(shí)這顆太陽(yáng)能衛(wèi)星的直徑將到達(dá)1.7公里，重約2000噸。地面天線(xiàn)的面積約為87平方公里。
據(jù)美國(guó)顧客新聞與商業(yè)頻道網(wǎng)站報(bào)導(dǎo)，我國(guó)正在考慮制作太陽(yáng)能發(fā)電站的方案，包含在2021年至2025年制作中小規(guī)模平流層太陽(yáng)能電站并發(fā)電;2025年后開(kāi)端大規(guī)模空間太陽(yáng)能電站系統(tǒng)相關(guān)工作。根據(jù)有關(guān)專(zhuān)家組證明主張，我國(guó)應(yīng)力爭(zhēng)在未來(lái)十余年完成空間超高壓發(fā)電輸電及無(wú)線(xiàn)能量傳輸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，完成“2030年開(kāi)端制作兆瓦級(jí)空間太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)電站，2050年前具備制作吉瓦級(jí)商業(yè)空間太陽(yáng)能電站的能力”的中、遠(yuǎn)期目標(biāo)。
但國(guó)際經(jīng)濟(jì)論壇網(wǎng)的報(bào)導(dǎo)指出，即便咱們成功制作了一個(gè)空間太陽(yáng)能電站，其運(yùn)轉(zhuǎn)也面臨若干實(shí)踐應(yīng)戰(zhàn)，例如太空碎片或許會(huì)破壞太陽(yáng)能電池板。太空碎片是廢棄的運(yùn)載火箭或航天器部件，它們?cè)诘厍蛏峡諗?shù)百公里處漂浮，因?yàn)樘账槠?5266公里/小時(shí)的極快速度在近地軌道上飛行，因而一旦發(fā)生磕碰，或許會(huì)對(duì)衛(wèi)星或航天器形成嚴(yán)重破壞。
另一個(gè)問(wèn)題是，從太陽(yáng)能衛(wèi)星向地面?zhèn)鬏斈芰侩y度很大，科學(xué)家們需求進(jìn)步無(wú)線(xiàn)能量傳輸?shù)墓β剩勒宅F(xiàn)有技能，搜集到的太陽(yáng)能只有一小部分可到達(dá)地球。
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