据美国生活科学网报道,早在40年前,就有人提出过将太阳能电池板置于太空,即便是在夜晚或阴云密布的天气,它们都能照常发电的美好设想.不过,鉴于初估 成本实在高得惊人,这一构想并未付诸实践.但根据美国五角大楼日前公布的一份报告,美国空军似乎有意建造世界上第一个空间太阳能系统.
同步卫星将电力从太空发至地球
同步卫星将电力从太空发至地球
欲点亮地球上每一盏灯
由于油价不断攀升,以及太阳能技术发展迅速,这一设想近来又有卷土重来的迹象.来自美国国防部的一份报告称,建立空间太阳能电站的构想无论在技术方面还是在经济方面都是可行的.为帮助证明这一观点,美国空军学院日前宣布了小型试验卫星计划,迈出了从梦想到现实的第一步.
美国空军的迈克尔·史密斯(Michael Smith)上校说:“我们的想法是建造世界上第一个空间太阳能系统,以此来点亮地球上每一盏灯,同时也希望借助于这一方式,点亮未来前进的道路.”目前,传输束(transmission beam)的类型尚未确定,但该项目也许可以借鉴日本独立研究中的一些先进成果.日本一直致力于在研究两项最有可能用来传输太阳能的技术:微波和激光.
太阳所释放的能量相当于当前全球所消耗能量的10万亿倍.美国国家航天学会副主席马克·霍普金斯(Mark Hopkins)说:“我们只需要开发其中一少部分,就足以应付我们当前和未来许多年的能源需求.”美国国家航天学会最近与其它非营利机构结盟,一起推动空间太阳能电站建设.
机器人技术大幅降低成本
据史密斯介绍,将目光投向太空的优势在于,太阳光是永恒不变的,同时强度是落于地球上的普通光的3至13倍.最早提出太阳能卫星计划是在1968年,但据初步估计,这种项目需要投入1万亿美元左右,造价之所以如此之高,很大程度是因为宇航员将必须留守在太空建造相应设备.如今,机器人可完成这项工作,将效率得到提高的太阳能电池以模块方式的安装完毕,成本比之前降低100倍.
霍普金斯说:“如果你决定以今天的技术实施这一计划的话,那么就会觉得这同地面太阳能电站的成本没什么两样.”地面太阳能电站的成本是每千瓦时30美分左右.不过,在霍普金斯看来,这仍旧太高了,他认为,发电成本会继续降下来,尤其是在相关开发资金源源不断注入的情况下.
由五角大楼发布的报告提供了一个发展规划,就未来10年如何投入100亿美元建立一颗10兆瓦特试验卫星的情况进行了详细说明.但是,这笔高昂投入来自哪方面还很难说.霍普金斯表示,美国宇航局将这一项目看作是能源利用,而美国能源部则将此看作是太空事业.他说:“在为这一项目找到归属的问题上,存在官僚作风.”
日本航天机构一马当先
过去10年间,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)一直为本国的空间太阳能电站系统(SSPS)提供稳定支持.目标是在2030年前向太空发射一颗对地静止卫星,这颗卫星将为地球上50万户家庭提供十亿瓦特电能.目前,日本宇宙航空研究开发机构的研究人员将微波和激光看作是传输太阳能的可能选择.
日本宇宙航空研究开发机构高级任务研究小组项目经理佐佐木(Susumu Sasaki)表示:“由于微波传输技术依托于当前的通信卫星,所以它更为先进.”但要是用聚焦光束传输大量太阳能,太空中的传输天线的直径需达到2公里 (约合1.2英里)左右.地球上也必须建造一条同等规模或规模更大的接收天线.
另一选择就是使用激光.日本科学家正致力于金属合金板的研究,金属合金板能够吸收太阳光,并可直接将太阳光转换为红外线激光束.佐佐木说,这一选择的优势在于,激光所需的传输和接收设备是微波所需的设备十分之一.另外,激光不存在干扰通信卫星的风险,使用微波却存在这种问题.然而,激光不能像微波那样可以闯过云层,所以说,如果使用激光,那么约半数的射束能量会中途丧失.
采用充气式太阳能电池板
另一个问题是,激光束卫星听起像是一种武器,即便霍普金斯认为,绝对有办法保证激光束卫星绝对不会用作武器系统.相反,微波传输强度很低,不会造成危险.霍普金斯说,一个人可以安全地走过目标光束击中地面的位置,“你能感受到它的存在,但这种感觉就像阳光灿烂的日子里的一缕暖光.”
史密斯说,微波或激光都在美国空军项目的考虑范围之内,这一项目于本月初在国际空间开发大会上公布.他说:“尽管我们的大楼距建成尚有一段距离,但我们已经采用了新技术,令其成本更便宜,更易于操作,不久即将成真.”
他们计划把一颗造价低于1000万美元、重400磅(约合181公斤)的卫星放射到低地轨道.这颗卫星或会搭个“顺风车”,同另一个任务一起发射,使用充气式太阳能电池板.史密斯希望卫星能于2010年发射:“我们想要这个项目早日运转起来.”
看来蛋蛋的时代离我们不远了……
