新型太空太陽能電站設(shè)計展示

李忠東 編譯

早在1968年，美國科學(xué)家、航空航天工程師彼得·格拉澤就首先提出了空間太陽能發(fā)電(SSPS)的概念。

研究表明，太空中的陽光強度要比地面高出5～10倍。在陽光充足的地球靜止軌道上，每平方米太陽能可產(chǎn)生1336W熱量。如果在地球靜止軌道上部署一條寬度為1000m的太陽電池陣環(huán)帶，假定它的轉(zhuǎn)換效率為100%，那么在一年中接收到的太陽輻射量，差不多等于目前地球上已知的可開采的石油能量總和。

30多年來，許多國家一直致力于SSPS的研發(fā)。

日本JAXA的 SSPS 計劃方案

日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)(JAXA)推出迄今為止最為宏偉的SSPS計劃，其將在2030年建立一個100萬kW的太空太陽能電站，足以為30萬個家庭供電。這個太空太陽能衛(wèi)星將長期在地球靜止軌道上運行，太陽能板的總面積為4km2，通過使用激光束或者微波把電能送到地面，并由特定設(shè)備負責(zé)接收轉(zhuǎn)換, 在某一特定區(qū)域進行收集。該系統(tǒng)不會受到天氣狀況的影響，能持續(xù)產(chǎn)生電能。

利用太空太陽能電站生產(chǎn)電的成本大約8日元/kWh，僅為現(xiàn)有發(fā)電成本的1/6左右。不過，如何將這個巨大的太陽能電站送入太空是個未解難題。包括三菱重工業(yè)株式會社 (MHI)在內(nèi)的16家公司的科研人員組成的一個研究小組負責(zé)實施這個計劃，整個系統(tǒng)的建設(shè)將耗資20000億日元(約合210億美元)。

歐洲太陽帆塔衛(wèi)星

90年代后期，歐洲在“空間及探索利用的系統(tǒng)概念、結(jié)構(gòu)和技術(shù)研究”計劃中，提出了研發(fā)歐洲太陽帆塔衛(wèi)星的概念。其在塔的兩邊安裝了太陽帆，這個可展開的輕型結(jié)構(gòu)可大大降低系統(tǒng)的總重量，減小系統(tǒng)的裝配難度。根據(jù)設(shè)計，每一塊太陽帆電池陣是一個模塊，長寬都為150m，發(fā)射入軌后自動展開。它在低地軌道進行系統(tǒng)組裝，再通過電推力器轉(zhuǎn)移至地球靜止軌道。

從事太陽帆塔研發(fā)的科學(xué)家稱，通過太陽帆塔一天24小時發(fā)電，用電力轉(zhuǎn)換成微波的技術(shù)，可以將電能高度精確、安全地送回地球。