中國未來可望到穹頂之上建太空電站
發布時間:2018-07-31  來源:寧德市科學技術協會
為了消除化石能源燃燒引起的霧霾,減少溫室氣體排放,徹底解決能源?;?,多名航天專家建議,中國應到距離地面3.6萬公里的地球同步軌道去建太陽能電站。

    一旦實施,這將遠遠超過“阿波羅”登月和國際空間站的規模,成為人類進入太空時代以來最宏大的太空工程。

    太空電站又稱空間太陽能電站,是指在地球同步軌道上運行的超大型航天器,其上安裝著巨大的太陽能電池板或激光器,將產生的電能通過微波或激光以無線能量傳輸方式傳輸到地面。

    美國科幻作家阿西莫夫曾在小說中描述過太空電站。“兩彈一星”功勛科學家、中國科學院院士、國際宇航科學院院士王希季認為,這其實有一定理論根據。

    美國科學家彼得·格雷澤于1968年在《科學》雜志上發表文章,對空間太陽能電站提出了具有可行性的概念方案。

    作為太空電站的積極倡議者,從事了半個多世紀空間技術研究的王希季說:“具備商用價值的太空電站確實會非常大,它的太陽能電池板面積將達到五六平方公里,相當于約12個天安門廣場的面積。”

    “或許人們能在夜空里看到它,像顆星星。”

    關于太空電站的形狀,各國研究人員已提出了方形、圓形、碗形等幾十種設想。

    為何將電站建到太空?

    王希季說,地面上的太陽能電站受晝夜和天氣影響,供電波動太大,難以作為主力電站。而太空電站不受晝夜和天氣的影響,太陽能利用效率大大提高。在地球同步軌道上,99%以上的時間都可接收到全太陽輻射。

    中國工程院院士、電子機械工程專家段寶巖說,太空電站單位面積的發電量是地面上的10倍。“一旦我們攻克空間太陽能電站技術,就有望逐步解決人類社會的能源?;?。”

    尋求新的清潔能源替代化石能源已成為全世界的共識。然而,地面太陽能、風能、水能等都存在能量不穩定或能量總量受限等問題,難以替代化石能源的地位。

    王希季說,在未來,可控核聚變能和空間太陽能是最有可能成為取用不竭的清潔能源。兩者相比,可控核聚變能的應用更為遙遠,因為其科學理論問題至今還未完全解決。而空間太陽能電站在理論上完全是可行的,雖存在很多工程技術上的難題,但都是能夠解決的。

    他說,當地球上的化石能源消耗到不能再維持人類發展時,世界就會發生恐慌。“誰先掌握太空電站的關鍵技術,誰就能占領未來能源市場。發展太空電站具有重要的戰略意義。”

    近年來,美、日、俄等國都開展了空間太陽能發電的研究。中國一些科研機構已在太空電站的系統論證和關鍵技術方面開展了工作。2010年,多位中國科學院和中國工程院院士做出了《空間太陽能電站技術發展預測和對策研究》報告,建議中國到2030年建造兆瓦級太空電站,到2050年建造具有商用價值的100萬千瓦級太空電站。

    然而,建設這樣宏大的太空電站絕非易事,一些關鍵技術還有待突破。

    例如,100萬千瓦級的電站總重量會達到萬噸量級。而目前人類運載火箭近地軌道運載能力很少超過100噸。

    “我們需要通用的、價廉的重型運載火箭。”曾設計中國首枚運載火箭的王希季說。

    “我們必須把太空電站的太陽能電池做得非常薄、非常輕,每平方米的重量不超過200克。”王希季說,“我們還要突破高效率的無線能量轉換和傳輸技術。只有無線能量轉換和傳輸效率達到50%左右,太空電站才具有商業價值。”

    盡管面臨很多難題,這位中國空間技術開拓者對于中國建設太空電站充滿信心。“在這一研究領域,中國與世界先進水平差距不大。”

    “習近平總書記在去年兩院院士大會上說,集中力量辦大事是中國的法寶,這個法寶不能丟。這使我們信心更強了。當年‘兩彈一星’靠的就是這個法寶。只要中國能夠下決心建設太空電站,運用集中力量辦大事的法寶,并按照客觀規律辦事,中國說不定能成為頭一個建成太空電站的國家。”王希季說,“希望國家能盡快將太空電站列入國家重大項目,不失時機地開展相關工作。”

    中國空間技術研究院副院長李明說:“中國未來5年左右將要建設的空間站,將給太空電站的發展帶來很大的機遇。”空間站的大型結構、裝配、維護等技術可用于太空電站的發展;空間站可開展太空電站關鍵技術的驗證;而空間站和航天員的在軌服務能力將可支持太空電站的建造。

    他說,中國火箭的運載能力越來越大,新一代的重型運載火箭也有望開展研制。

    王希季說,當太空太陽能發展成為人類的主能源時,“老百姓再也不用擔心霧霾,溫室效應的問題也會得到根本解決”。

    “單說無線能量傳輸這一項技術,就是了不起的變革。這項技術得到應用后,用電再不需要電線,你的手機充電再也不用插插頭。想象一下這是怎樣的世界。”93歲的航天專家笑著說。