空間太陽能電站

◎摘編/本刊編輯部

空間太陽能電站

◎摘編/本刊編輯部

導(dǎo)讀：

2015年3月9日，日本對(duì)外宣稱成功進(jìn)行了一次微波輸電試驗(yàn)，這是向未來空間太陽能電站邁出的重要一步。這次試驗(yàn)的距離只有55米，而他們?cè)O(shè)想中的空間電站距離地面36000公里，相差了大約65萬倍。此次試驗(yàn)傳輸?shù)碾娏β手挥?.8千瓦，比設(shè)想中的空間電站少了56萬倍。盡管如此，這次試驗(yàn)依然是一個(gè)有意義的開始。

為什么要在太空建立太陽能電站

空間太陽能電站是人類想象力的又一高峰，簡單來說，就是把太陽能發(fā)電站搬到太空去！

有的小朋友可能會(huì)問，人類目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在地面上利用太陽能發(fā)電的技術(shù)，為什么還要把太陽能電站搬到太空去呢？

原來，空間太陽能電站有它獨(dú)特的優(yōu)勢。首先，太空中沒有大氣層的阻隔，陽光照射的強(qiáng)度遠(yuǎn)比地面上高。其次，目前在太空還沒有復(fù)雜的“占地”糾紛，各國可以相對(duì)自由地選擇建立太陽能電站的位置。第三，更加重要的是，在太空發(fā)電不需要燃燒化石燃料，因此不會(huì)產(chǎn)生廢氣排放，這對(duì)飽受環(huán)境污染困擾的人類而言，是個(gè)巨大的好消息！

日本的空間太陽能電站計(jì)劃

日本對(duì)空間太陽能電站一直興致勃勃，其中最重要的原因是日本的能源高度依賴進(jìn)口，即使在建設(shè)了大量核電站之后，這個(gè)問題也沒有得到緩解。再加上一些別的原因，日本將自己的目標(biāo)轉(zhuǎn)向了太空。

早在2001年，日本就制定了四步走的戰(zhàn)略，即逐步建設(shè)100千瓦低軌道、10兆瓦低軌道、250兆瓦靜止軌道的演示驗(yàn)證電站，最終建成1000兆瓦的靜止軌道商業(yè)電站。按照日本的計(jì)劃，這個(gè)發(fā)電站要到2040年才能投入使用，在此之前需要進(jìn)行不斷的技術(shù)驗(yàn)證。

不過，要在太空建立龐大的太陽能電站，那可是一項(xiàng)需要巨額經(jīng)費(fèi)支出的航天計(jì)劃！盡管許多國家?guī)缀醵加薪⒖臻g太陽能電站的雄心，但不得不首先考慮經(jīng)費(fèi)支出這一重大難題。

超大規(guī)模的太陽電池陣

在太空建設(shè)太陽能電站，首先需要建設(shè)超大規(guī)模的太陽能電池陣。為此，日本正在研制質(zhì)量超輕的太陽能電池板，單位質(zhì)量只有每平方米100克。一個(gè)普通雞蛋的質(zhì)量大約50克，也就是說1平方米大的太陽能電池板只有兩個(gè)雞蛋那么重。即便如此，建設(shè)空間太陽能電站的成本也高得驚人。

還是先來看看日本建立空間太陽能電站的兩個(gè)方案吧。

一種方案是采用2.5×2.3千米的太陽能電池板，一塊接一塊地搭建起電站，形成一個(gè)邊長10千米的正方形“大方塊”發(fā)電區(qū)。這個(gè)發(fā)電區(qū)的背面就是微波發(fā)射器。另一種方案是日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）提出的，他們決定采用尺寸小一點(diǎn)的“大方塊”，在“大方塊”上方6000米處設(shè)置兩塊直徑1000米的發(fā)射鏡，將陽光發(fā)射到“大方塊”上，從而起到強(qiáng)化陽光照射的作用。

怎樣把太空電力送回地球

把光伏電池發(fā)射到太空從而產(chǎn)生電力并非難事，多數(shù)衛(wèi)星和載人航天器都是用這種方式發(fā)電的，但真正的難題在于如何把電力送回地球。

在這個(gè)問題上有兩種解決方法，歐洲和美國傾向于用激光來輸送電力，而日本更加傾向于用微波來輸送電力。這兩者的區(qū)別在哪里呢？

簡單來說，激光的指向性更好一些，而微波的優(yōu)勢則是不受氣象條件的限制，即使在阻礙激光傳播的惡劣氣候下，微波也能穿透阻礙抵達(dá)地面。日本認(rèn)為激光的對(duì)準(zhǔn)技術(shù)不過硬，選擇了用微波來輸送電力。

美國地域遼闊，有大片干旱少雨的沙漠可以作為激光的接收?qǐng)?，歐洲也可以在非洲沙漠建立接收?qǐng)?，日本太空電站專家則表示將來有可能選擇一個(gè)獨(dú)立的小島作為接收?qǐng)觥?/p>

空間太陽能電站的發(fā)展前景

目前，日本在空間太陽能電站的建設(shè)上雖然困難重重，但是依然在不懈努力著。這對(duì)我國來說也有很大的借鑒意義。

隨著人們生活水平的提高，人均用電量也會(huì)越來越高，到那時(shí)，我國如果仍舊依靠燃煤、燃油發(fā)電來解決供電問題，即便采用清潔燃煤等環(huán)保技術(shù)，碳排放和其他排放量依然會(huì)達(dá)到一個(gè)可怕的數(shù)字，而核電站只適合修建在沿海地區(qū)，廣大內(nèi)陸地區(qū)依然需要一種發(fā)電能力更高的發(fā)電手段。因此，發(fā)展空間太陽能電站不失為一項(xiàng)靠譜的選擇。