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在太空建光伏發(fā)電站,可行嗎,?


來源:宇宙觀察室

[導讀]  雖然建設(shè)太空發(fā)電站面臨著諸多困難,但中國科學家們并沒有退縮,,他們正在努力攻克這些挑戰(zhàn),,為人類的能源利用做出貢獻。

中國粉體網(wǎng)訊  太陽能的潛力非常大,,因為太陽就像一個永不停歇的巨大的核反應(yīng)堆,,源源不斷地輸送出光和熱。即使是經(jīng)過超長距離和大氣層的阻擋,,每秒鐘太陽送達地球的能量都相當于500萬噸煤所創(chuàng)造的能量,。


而事實上地球大氣層接收到的太陽能能量僅占整個太陽輻射能量的22億分之一,因此科學家們認為,,要充分利用太陽能,,最好的方式是將太陽能發(fā)電站建到太空。


太空太陽能發(fā)電站不僅能夠充分利用太陽的光和熱能,,而且能夠避免地球大氣層的阻擋和光污染,,從而提高發(fā)電效率。


據(jù)統(tǒng)計,,每年有1/3的時間地球接收不到太陽能,,而太空太陽能發(fā)電站則可以全年不間斷地獲取太陽能,實現(xiàn)穩(wěn)定輸出,。


現(xiàn)如今,,美國、俄羅斯,、日本等國已經(jīng)開始了太空太陽能發(fā)電站的研究和開發(fā),,這將是未來全球清潔能源的解決方案之一。


目前建設(shè)空間太陽能電站首先是技術(shù)難題,。


空間太陽能電站是一個巨大的工程,,對于現(xiàn)有的航天器技術(shù)提出了很大挑戰(zhàn):規(guī)模大,質(zhì)量達到萬噸以上,,比目前的衛(wèi)星高出4個數(shù)量級,,需要采用新材料和新型運載技術(shù);


面積達到數(shù)平方公里以上,,比目前的衛(wèi)星高出6個數(shù)量級,,需要采用特殊的結(jié)構(gòu)、空間組裝和姿態(tài)控制技術(shù),;功率大,,發(fā)電功率為吉瓦,,比目前的衛(wèi)星高出6個數(shù)量級,需要特別的電源管理和熱控技術(shù),;


壽命長,至少達到30年以上,,比目前的衛(wèi)星高出一倍以上,,需要新材料和在軌維護技術(shù);效率高,,需要先進的空間太陽能轉(zhuǎn)化技術(shù)和微波轉(zhuǎn)化傳輸技術(shù),。


其次是成本問題。有專家估算,,建設(shè)一個天基太陽能發(fā)電站需要耗資3000億至10000億美元,。因此,成本問題可能是制約空間太陽能電站發(fā)展的主要因素,。在新概念,、新技術(shù)和大規(guī)模商業(yè)化之前,收入難以補償整個系統(tǒng)的建造和運行成本,。


再次是環(huán)境影響,。雖然空間太陽能電站功率很大,但由于微波能量傳輸距離遠(36000公里),,根據(jù)微波能量傳輸特性,,實際接收天線的能量密度比較低。


最后是運行問題,�,?臻g太陽能電站運行中還有許多問題,其中包括需采取相應(yīng)措施對波束進行安全控制問題,、對于飛行器的影響,、空間碎片可能對空間太陽能電站造成局部損害、易攻擊性,、可能成為空間垃圾等,。


此外,還有軌道和頻率,、產(chǎn)能,、發(fā)射能力等問題。


但是,,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和成本的不斷下降,,太空太陽能發(fā)電站的建設(shè)將成為未來可行的解決方案之一。


除了太空太陽能發(fā)電站,,太陽能在地面上的利用也有很大的潛力,。目前,,很多國家都在積極開展太陽能光伏發(fā)電的建設(shè)和推廣。


例如,,中國在“十三五”規(guī)劃中提出要加快太陽能光伏發(fā)電的建設(shè)和利用,,力爭到2020年太陽能光伏發(fā)電總裝機容量達到1億千瓦。


在歐洲,,德國是太陽能光伏發(fā)電的先行者,,其太陽能光伏發(fā)電占全球總量的1/3,太陽能發(fā)電量已經(jīng)占到德國全國發(fā)電總量的7%以上,。


太陽能在地面上的利用不僅可以為地球提供清潔能源,,還能為人類帶來更加美好的生活環(huán)境。


總之,,隨著全球氣候變化的不斷加劇,,發(fā)展新能源替代傳統(tǒng)能源已成為全球性的問題。太陽能作為一種完全環(huán)保清潔,,儲備巨大而又穩(wěn)定輸出的能源,,具有巨大的潛力,可以成為全球清潔能源的解決方案之一,。


雖然建設(shè)太空太陽能發(fā)電站的成本很高,,但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和成本的不斷下降,太空太陽能發(fā)電站的建設(shè)將成為未來可行的解決方案之一,。


地面上太陽能的利用也有很大的潛力,,在未來的發(fā)展中將發(fā)揮更加重要的作用。


逐日工程:中國的空間太陽能發(fā)電站計劃中國科學家提出了名為“逐日計劃”的太空太陽能發(fā)電站構(gòu)想,。這個計劃的目標是在太空中建立一個巨大的發(fā)電站,,利用太陽能為地球提供電力。


雖然建設(shè)太空發(fā)電站面臨著諸多困難,,但中國科學家們并沒有退縮,,他們正在努力攻克這些挑戰(zhàn),為人類的能源利用做出貢獻,。


過去幾十年,,太空資源一直備受關(guān)注,特別是太陽能,。在70年代,,美國就開始了太空能量挖掘計劃,并提出了在太空建設(shè)太陽能發(fā)電站的想法,。然而,,實現(xiàn)太空發(fā)電站的目標并不容易。


首先,,太空發(fā)電站需要完成復雜的光源收集,、轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)热蝿?wù),,而將這樣龐大的設(shè)備送入太空也是一項巨大的挑戰(zhàn)。


目前的航天技術(shù)無法將重達十萬噸的太空發(fā)電站一次性發(fā)射出去,,因此必須將其拆分成多個部件,,分多次發(fā)射和組裝,這將極大增加太空發(fā)電站的基礎(chǔ)建設(shè)成本,。


其次,,太空環(huán)境沒有大氣層的保護,太陽能收集和發(fā)電裝置將面臨更嚴峻的考驗,,傳統(tǒng)的太陽能收集板難以滿足長時間作業(yè)的要求。最后,,即使解決了以上兩個難題,,如何將轉(zhuǎn)化的電力以最有效的方式傳輸?shù)降厍蛞彩且粋€挑戰(zhàn)。


在面臨諸多困難的情況下,,美國并沒有真正實現(xiàn)他們的太空發(fā)電站計劃,。


然而,中國的科學家們并沒有氣餒,,他們提出了著名的“逐日計劃”,,旨在在太空建立一個新的“三峽”工程,建成后的太空“三峽”發(fā)電站將產(chǎn)生比地球上任何現(xiàn)有發(fā)電站都要多的電力,,可以為美國全國提供半年的電力供應(yīng),。


逐日計劃始于2013年,中國開始推動太空太陽能發(fā)電站的研究工作,。


在國家的大力支持下,,2017年,中國首個空間太陽能發(fā)電站實驗室在西安電子科技大學成立,,2018年正式啟動了空間太陽能發(fā)電站的研究項目,。


這個項目擁有一個非常中國化的名字——逐日工程。


值得欣喜的是,,2021年,,中國已經(jīng)開始了空間太陽能發(fā)電站的測試研制工作。


這是一個令人振奮的消息,,因為中國已經(jīng)攻克了之前美國在建設(shè)空間太陽能發(fā)電站所面臨的各種困難,。


首先,龐大的空間太陽能發(fā)電站建設(shè)難題,。中國擁有長征系列重型火箭,,不僅運載能力足夠強大,而且具備成熟的載人航天技術(shù),。


其次,,光源收集,、轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)热蝿?wù)的解構(gòu)復中國實現(xiàn)了將太陽能轉(zhuǎn)化為微波能量并將其傳輸回地球的突破,這一技術(shù)可能在2028年進入實踐階段,。


隨著太空太陽能發(fā)電站的競爭加劇,,許多國家紛紛加大研發(fā)投入。


雖然日本在微波傳輸方面已取得突破,,但在航空發(fā)射和太陽能轉(zhuǎn)化方面還存在短板,。


英國政府計劃在2035年實現(xiàn)太空太陽能發(fā)電站的建設(shè)。


保護地球和開發(fā)清潔可再生能源是全球國家的共同使命,,而太空資源開發(fā)技術(shù)的掌握將決定誰在未來擁有更多話語權(quán),。


中國在這一領(lǐng)域必定占據(jù)重要地位。中國的天宮一號和二號空間站發(fā)射以及太空站建設(shè)過程中積累了大量經(jīng)驗,,為在太空建設(shè)太陽能發(fā)電站奠定了基礎(chǔ),。


同時,西安電子科技大學實驗室的研究課題是太陽能收集技術(shù),,他們承擔了為逐日計劃空間太陽能發(fā)電站研發(fā)光板材料的任務(wù),,并通過科學合理的布局設(shè)計和建設(shè)太空太陽能發(fā)電站。


而將太空太陽能發(fā)電站產(chǎn)生的電能傳輸回地球則是最大的挑戰(zhàn),。


中國科學家在2022年6月發(fā)表的一篇論文中宣布,,他們已經(jīng)突破將太陽能轉(zhuǎn)化為微波能量并傳輸回地球的技術(shù)。


通過這項技術(shù),,電能可以轉(zhuǎn)化為微波,,然后以無線傳輸?shù)姆绞剿突氐厍颉?/p>


這項科技突破預(yù)計最快將在2028年進入實踐階段,屆時全球能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生翻天覆地的變化,。太空太陽能發(fā)電站的競爭已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)的焦點,。


除了美國和中國,許多國家也加大了研發(fā)投入,。日本,、印度、英國等國家都在積極研究太空太陽能發(fā)電站的建設(shè),。


日本已經(jīng)在微波傳輸技術(shù)方面取得突破,,并在太空太陽能發(fā)電站建設(shè)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。然而,,日本在航空發(fā)射和太陽能轉(zhuǎn)化方面仍存在較大的短板,。


英國政府已宣布加大對太空太陽能發(fā)電站的研發(fā)力度,并計劃在2035年實現(xiàn)其建設(shè),。


保護地球和開發(fā)清潔可再生能源已成為全球國家的共同使命,,而掌握太空資源開發(fā)技術(shù)將決定未來誰擁有更多的話語權(quán)。中國在這一領(lǐng)域必定占據(jù)舉足輕重的地位,。


回顧整篇文章,,中國科學家在太空太陽能發(fā)電站技術(shù)方面取得了重要突破,,將太陽能轉(zhuǎn)化為微波能量并將其傳輸回地球。


這項技術(shù)的實踐階段預(yù)計在2028年開始,,屆時全球能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生巨大變化,。太空太陽能發(fā)電站已經(jīng)成為全球各國研發(fā)的焦點,許多國家都加大了投入,。


日本在微波傳輸方面取得了突破,,但在航空發(fā)射和太陽能轉(zhuǎn)化方面還存在短板。


英國政府也宣布加大研發(fā)力度,,并計劃在2035年實現(xiàn)太空太陽能發(fā)電站的建設(shè),。


保護地球和開發(fā)清潔能源是全球共同的使命,而掌握太空資源開發(fā)技術(shù)將決定誰擁有話語權(quán),。中國在這一領(lǐng)域具有重要地位,。


文章中提到的中國科學家突破將太陽能轉(zhuǎn)化為微波能量并傳輸回地球的技術(shù)令人興奮和震驚。


這項技術(shù)的實踐階段即將到來,,這將對全球能源格局產(chǎn)生革命性的影響,。然而,,除了技術(shù)突破外,,我們還需要考慮其他因素,如安全性,、可持續(xù)性和成本效益,。


在太空太陽能發(fā)電站建設(shè)的過程中,我們必須確保設(shè)施的安全性,,并避免對地球環(huán)境造成負面影響,。


此外,我們還需要考慮太空太陽能發(fā)電站的可持續(xù)性和經(jīng)濟效益,,以確保其長期運營和發(fā)展,。


在這個新興領(lǐng)域中,中國有著巨大的潛力和優(yōu)勢,。


中國已經(jīng)在太空領(lǐng)域取得了重大突破,,并在天宮一號和二號空間站的建設(shè)中積累了寶貴的經(jīng)驗。


中國的科學家和工程師在太空技術(shù)方面具有豐富的知識和專業(yè)技能,。


此外,,中國政府已經(jīng)制定了清晰的發(fā)展戰(zhàn)略和政策支持,為太空太陽能發(fā)電站的建設(shè)提供了良好的環(huán)境,。


然而,,面臨的挑戰(zhàn)也不容忽視。太空太陽能發(fā)電站的建設(shè)需要大量的資金和技術(shù)支持,。


在未來,,太空太陽能發(fā)電站將成為全球能源供應(yīng)的重要組成部分,。


(中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀)

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