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开发太空太阳能  

2008-07-02 11:04:34|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  在日本系列动画《机动战士高达》中,枯竭的化石能源迫使人类转向太空基地的太阳能能源开发,成为全球冲突的新焦点。在科幻世界里,这一时代的背景设定为2307年。不过,现实世界中,日本科学家现在已着手开发轨道发电的相关硬件设施,作为一种新型的、可再生清洁能源,预计在20年内完成。

 

 

 

  从太空中使用太阳能电池板“下载”能量的概念存在已久,却由于耗资昂贵显得不切实际。而在日本,全球能源危机和环境隐患让这个看来没有可行性的计划重新受到重视,去年,大阪激光技术研究所生产出高达180瓦特功率的太阳能激光能量。今年二月,科学家在北海道测试地面电力传输系统,将能量以微波形式传向地球。

 

  激光研究与微波研究共同构成了这一大胆的计划,日本航天局下属日本航空宇宙探测机构(JAXA)主持了空间太阳能发电系统(SSPS)。到2030年,该机构计划发射一个太阳能发电机到对地静止轨道,发电机将向地球传输十亿瓦特的太阳能,相当于一个大型核电站的发电能力。太阳能将以微波或激光形式输送,可以被商业电网转换成电力,或者以氢的方式存储。

 

  日本各大科研机构有大约180名科学家参与了这一项目。JAXA研究中心高级代表HiroakiSuzuki说:“我们进行这项研究是基于常识性原因——化石能源即将耗尽,全球变暖日益加剧,这些问题亟待解决。”JAXA称,太空太阳能发电拥有显而易见的优势:在太空中,太阳辐射是地面的510倍,采集效率更高;可以24小时采集,且不受气候影响;清洁,不产生污染和废弃物,安全可靠。到达地面的能量强度可能会达到每平方米5千瓦——大约是中纬度地区夏季晴天正午的5倍。虽然科学家们说这一数量不会伤害到人体,但是接收能量区域将被隔离,并且置于海上。

 

  JAXA研究员们的测试正在进行,用功率为800瓦的光纤激光在离接收站约500米处发射,通过滤镜仅反射1064纳米波长的光,直接指向实验太阳能电池板。(之所以使用这一频率的光是因为它能轻易穿过地球大气,损失低于10%。)现在任务的关键是寻找出能有效将太阳光转化为激光的材料,首选材料为含有钕和铬的钇铝石榴石陶制材料。

 

  基础研究仅仅是项目的一部分,测试微波和激光系统需要庞大的太空设备:薄膜电容器滤镜,太阳能电池板和有效距离数千公里的微波传输设备,这些设备总计约100万吨。地面微波接受天线也将有2千米长。

 

  工程总耗费或许有数百亿美金之多,但是Suzuki和他的同事说他们将不计代价:“在我们完成基础研究之前,我们不知道它是否可行。我们的目标是生产出稳定经济的能源和氢,预计价格在每千瓦时6.5美分。”这跟目前传统电力的花费相当,在今后会具有更高的经济价值。

 

  按照现在的科技水平,向太空传送大规模的设备只能由通过各国航天局协作才能完成。Suzuki称,虽然潜在的太空军事化趋势让各国更倾向于独立研究和发展太空技术,但是“如果JAXANASA和欧洲航天局可以共同工作,那将是最好的。”虽然这一切听起来更像科幻小说的前奏曲。(环球科学编译wallsatan)

 

原文链接:http://www.sciam.com.cn/article.php?articleid=2032

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