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在能源危機(jī)日益逼近人類，水能發(fā)電極為有限、風(fēng)能發(fā)電不甚穩(wěn)定的今天，人類再度仰望太空：太陽的能量到達(dá)地球時僅剩1/22億，其絕大部分令人遺憾地消耗在太空，人們最終能否利用航天技術(shù)從太陽那里獲得取之不盡、用之不竭的能量？ “在外太空進(jìn)行太陽能發(fā)電，其優(yōu)越性主要為沒有地球獲取陽光的局限――那里無大氣層遮蔽、無晝夜交替，而且外太空潔凈的環(huán)境可省卻對于發(fā)電設(shè)施的維護(hù)，失重的條件有可能將太陽能發(fā)電設(shè)施做得更大……”“863計劃”航天領(lǐng)域首屆專家委員會委員、北京系統(tǒng)工程研究所研究員黃志澄，應(yīng)本報記者邀請就外太空何時為地球人發(fā)電問題發(fā)表見解。 美國科學(xué)家最早提出在外太空為地球村發(fā)電設(shè)想，美國航空航天局NASA和能源部亦曾提出相應(yīng)計劃，然而當(dāng)時美國里根政府熱衷“星球大戰(zhàn)計劃”及國際空間站建設(shè) 黃志澄介紹說，早在1968年，美國科學(xué)家彼得·格拉澤即提出利用地球靜止軌道衛(wèi)星SPS進(jìn)行太陽能發(fā)電，進(jìn)而提出建立太空發(fā)電站，其設(shè)計思路為：在一方碩大的電池板上放置幾萬億個太陽能電池，通過微波將電能傳輸至地面接收站。1979年美國航空航天局NASA和美國能源部聯(lián)合提出太陽能計劃――建立“SPS太陽能衛(wèi)星基準(zhǔn)系統(tǒng)”，即具有60個發(fā)電能力各為5×106千瓦裝置的發(fā)電衛(wèi)星，長與寬為10×5公里、厚度為0．5公里的電池板，利用2．45G或5．8G赫茲的頻率，通過直徑為1公里的天線發(fā)射微波將電能傳輸至地球。然而，當(dāng)時的美國里根政府熱衷“星球大戰(zhàn)計劃”以及后來國際空間站建設(shè)。黃志澄說，20世紀(jì)90年代中期，NASA曾重新論證在外太空進(jìn)行太陽能發(fā)電問題，并從29個方案中優(yōu)化出 “太陽塔”與“太陽盤” 2個方案，其技術(shù)路線同“SPS太陽能衛(wèi)星基準(zhǔn)系統(tǒng)”大同小異。此后，美國還曾提出登臨月球建造太陽能發(fā)電站的設(shè)想。 歐洲在非洲留尼汪島的實驗型微波輸電裝置已向當(dāng)?shù)卮迩f送電，日本的實驗型太空太陽能發(fā)電站建設(shè)亦已排入其航天計劃，然其仍存在一定的技術(shù)難度 黃志澄說，在外太空進(jìn)行試驗發(fā)電的國家有美、日、法、德、俄和烏克蘭等，其中大多采用微波傳送方式，只有德國采用激光傳送。而今，歐洲國家在非洲留尼汪島建造的一座10萬千瓦實驗型微波輸電裝置，已于2003年向當(dāng)?shù)卮迩f送電；而日本擬于2020年建造試驗型太空太陽能發(fā)電站SPS2000，其2050年結(jié)束實驗進(jìn)入規(guī)模運行，該項目已排入日本航天計劃。 然而，黃志澄說，如何高效并低成本地將外太空的光能轉(zhuǎn)換成電能，這在技術(shù)上還存在一定難度。其一，目前利用硅和砷化鎵半導(dǎo)體技術(shù)將光能轉(zhuǎn)換電能的比例僅為5~20%，因而首先需要解決芯片問題；其二，派遣智能機(jī)器人進(jìn)行外太空電站組裝還存在技術(shù)難題；其三，外太空發(fā)電設(shè)備運輸和組裝成本費用昂貴；例如從地面向軌道運輸?shù)馁M用為每公斤物體約1萬美元…… 盡管聯(lián)合國重視外太空發(fā)電問題，然而世界各國科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不一且貧富差異很大，我國能源需求大、電力已成經(jīng)濟(jì)發(fā)展“瓶頸”，探索一條創(chuàng)新能源發(fā)展道路值得探討 黃志澄說，近來，聯(lián)合國第三次外層空間會議亦非常關(guān)注外太空發(fā)電問題，然而由于世界各國科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不一且貧富差異很大，便出現(xiàn)這樣一種狀況：美國科技發(fā)達(dá)、經(jīng)濟(jì)實力雄厚，但其電能并不緊缺因而需求不急迫；一些發(fā)展中國家急切需求，但科技與經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)并且資金短缺，由此黃志澄認(rèn)為，在航天技術(shù)日益軍事化和武器化的今天，外太空發(fā)電問題在近20年內(nèi)難有重大突破。 黃志澄說，我國亦急切地需找新能源。他說，目前我國石油產(chǎn)量為年產(chǎn)1．7億噸，至2020年我國對石油的需求將達(dá)4億噸，因而尋找新能源顯得十分迫切；他說，我國需走一條不同于發(fā)達(dá)國家的道路，不僅需要國際合作，而且更多地需要自主創(chuàng)新。黃志澄說，建設(shè)太空太陽能電站，是一條有希望的途徑，我國應(yīng)積極規(guī)劃，鼓勵創(chuàng)新，分步建設(shè)。 |
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