空間太陽能電站： 讓人類盡享來自太空的清潔能源

黑科技

在可以預(yù)見的未來，電動(dòng)汽車或?qū)⒏鎰e因電量耗盡在高速上“趴窩”的悲劇。全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩表示，如果我國建成空間太陽能電站，電動(dòng)汽車或能隨時(shí)隨地充電，不再有“斷糧”之憂。

全國人大代表、中國航天科技集團(tuán)五院中國載人航天工程飛船系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師張柏楠曾向科技日報(bào)記者介紹，我國已在開展太陽能電站具體研究工作，其在技術(shù)原理上已沒有太大問題。

人類對(duì)太陽能的利用已普及，但太陽能在地面的利用率并不高，其會(huì)受大氣、天氣、時(shí)段等影響，同時(shí)能量密度變化巨大，很不穩(wěn)定。

而宇宙中的太陽能卻非常充裕。龐之浩說，如果在大約3.6萬公里高度的地球同步軌道上建設(shè)太陽能電站，太陽光線不會(huì)被大氣削弱，也不受季節(jié)、晝夜變化影響，99%的時(shí)間內(nèi)可穩(wěn)定接收太陽輻射，且其強(qiáng)度是地面的6倍以上。

中國航天科技集團(tuán)五院研究員王立表示，與化石能源相比，空間太陽能是一種高效、持久、清潔的能源。在宇宙運(yùn)行的空間太陽能電站可以大規(guī)模收集、轉(zhuǎn)化太陽能，并以無線方式將電能穩(wěn)定傳輸?shù)降孛骐娋W(wǎng)，發(fā)電量與地面核電站相當(dāng)。

龐之浩說，空間太陽能電站發(fā)展的核心應(yīng)用目標(biāo)，是為地面提供大規(guī)模商業(yè)化的電力供給。由于覆蓋面積廣、電力傳輸靈活，該技術(shù)能對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)、受災(zāi)地區(qū)以及重要設(shè)施等進(jìn)行定向或移動(dòng)供電，為改善電力能源結(jié)構(gòu)及供電方式提供創(chuàng)新方案，社會(huì)效益極高。

空間太陽能電站還能為“可視”范圍內(nèi)的航天器供電，使航天器擺脫巨大的太陽能電池翼，并大大增加功率水平、控制精度，還能作為深空探測能源系統(tǒng)的候選方案。未來還可以利用它進(jìn)行空間燃料生產(chǎn)以及空間加工制造，實(shí)現(xiàn)空間工業(yè)發(fā)展。

記者從中國航天科技集團(tuán)五院了解到，我國自2008年起將空間太陽能電站研發(fā)工作納入國家先期研究規(guī)劃。近年來，提出了平臺(tái)非聚光型、二次對(duì)稱聚光型、多旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及球型能量收集陣列等空間太陽能電站方案，同時(shí)在無線能量傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)方面取得了重要的進(jìn)步。當(dāng)前，我國在空間太陽能電站研究方面初步實(shí)現(xiàn)從“跟跑”到“并跑”，成為國際上推動(dòng)空間太陽能電站發(fā)展的重要力量。

不過，空間太陽能電站的建設(shè)面臨重大技術(shù)挑戰(zhàn)，其在重量、尺度方面遠(yuǎn)超現(xiàn)有航天設(shè)施，被稱為新時(shí)期航天和能源領(lǐng)域的“曼哈頓工程”。從建設(shè)到運(yùn)營，都需要巨額投資、廣闊市場及環(huán)境、政策等因素配合。

目前，國內(nèi)已有幾十家科研院所、高校和企業(yè)在進(jìn)行空間超高壓發(fā)電輸電、高效無線能量傳輸、超大型空間結(jié)構(gòu)在軌裝配等關(guān)鍵技術(shù)的研究。2019年，我國首個(gè)空間太陽能電站實(shí)驗(yàn)基地在重慶啟動(dòng)建設(shè)，名為“逐日工程”的空間太陽能電站系統(tǒng)項(xiàng)目也在西安電子科技大學(xué)啟動(dòng)。

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