版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們

衛(wèi)星太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱“太空電站”，這滿滿科技感的名字一下子就能把我們引入科幻的世界，但這并不是科幻，而是現(xiàn)實(shí)，更令人感到意外的是，早在1968年，衛(wèi)星太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)就已經(jīng)成功申請(qǐng)了專利，而這個(gè)專利的所有人就是航空工程師彼得·格拉瑟。

彼得·格拉瑟是“太空電站”的專利所有人，但最早提出這個(gè)概念的人并不是它，關(guān)于太空電站的歷史可以向前追溯到1941年，最初提出這個(gè)概念的人是著名的科幻小說(shuō)作家艾薩克·阿西莫夫。衛(wèi)星太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)到底是什么呢？其實(shí)顧名思義，就是一種在太空中收集太陽(yáng)能量的系統(tǒng)，說(shuō)得更加通俗一點(diǎn)，就是在太空中架設(shè)太陽(yáng)能電池板。收集太陽(yáng)能量在地面上不是就行嗎，為什么要把太陽(yáng)能板搬到太空上去呢？這是因?yàn)樵诘孛嫔纤苁占奶?yáng)能量十分有限。

太陽(yáng)通過(guò)氫核聚變，每時(shí)每刻都在向外釋放巨大的能量，以現(xiàn)在人類的能源消耗速度來(lái)算，太陽(yáng)一秒鐘所釋放的能量就可以供全人類使用25萬(wàn)年。

太陽(yáng)所釋放的能量如此巨大，所以物理學(xué)家弗里曼·戴森才會(huì)提出著名的“戴森球”概念，其大意就是在太陽(yáng)周圍建造一個(gè)包裹太陽(yáng)的能量收集裝置，用以收集太陽(yáng)的能量，目前人類已經(jīng)將戴森球視為第二宇宙文明實(shí)現(xiàn)的標(biāo)志。對(duì)于還沒(méi)有達(dá)到第一宇宙文明的人類而言，戴森球的設(shè)想顯然過(guò)于前衛(wèi)了。戴森球不行，但建造太空電站卻是切實(shí)可行的，而之所以要把太陽(yáng)能板搬到太空中去，是因?yàn)樵诘孛嫔蠈?shí)在收集不了多少能量。太陽(yáng)每秒鐘向地球輸送的能量如果以瓦來(lái)計(jì)算的話，約為17億億瓦，而這么多的能量，我們能夠收集到的又有多少呢？

在我國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善左旗西南部和中部邊境存在著一個(gè)總面積為4.3萬(wàn)平方公里的沙漠區(qū)域，我們稱之為“騰格里沙漠”，在這里我國(guó)建造了世界上發(fā)電量最大的太陽(yáng)能公園，在43平方公里的區(qū)域內(nèi)，整齊排布著一眼望不到邊際的光伏太陽(yáng)能板，這個(gè)太陽(yáng)能公園為國(guó)家提供了1500兆瓦的發(fā)電量。

這個(gè)數(shù)字很厲害，但與太陽(yáng)為我們輸送而來(lái)的能量相比卻不值一提，這是因?yàn)闈饷艿拇髿鈱訉⒋罅康奶?yáng)能量都阻擋在了地球之外，所以我們才需要把太陽(yáng)能電池板搬到太空中去?，F(xiàn)在的人類有這個(gè)能力嗎？還真有，現(xiàn)在的工程技術(shù)水平已經(jīng)完全可以滿足建造太空電站的需求，所以包括我國(guó)在內(nèi)的很多國(guó)家都在進(jìn)行太空電站的可行性研究，甚至已經(jīng)有國(guó)家發(fā)射探測(cè)器進(jìn)行相關(guān)的探測(cè)研究了。

建造太空電站雖然不難，但將所收集到的太陽(yáng)能量回傳卻是個(gè)問(wèn)題。

最簡(jiǎn)單的辦法就是利用微波進(jìn)行能量回傳，因?yàn)槲⒉ú粫?huì)被地球大氣所吸收，因此可以將太空電站放到更高的位置上去，比如放到地球同步軌道。將太空電站放到地球同步軌道的好處是，電站無(wú)需圍繞地球繞圈，可以始終處于與地球相對(duì)的同一位置上，所以只需要在地面上建造一個(gè)對(duì)應(yīng)的微波接收裝置就可以了，但問(wèn)題是微波會(huì)隨著傳輸距離的增加是向外發(fā)散，所以地面接收裝置也要十分巨大，直徑可能會(huì)達(dá)到幾公里、乃至十幾公里。

如果不想建造這么大的地面接收裝置，那就只能利用激光來(lái)進(jìn)行能量回傳了，激光不會(huì)發(fā)散，所以只需要一個(gè)很小的接收器，但問(wèn)題是激光會(huì)被大氣吸收，為了減少損耗，就只能降低太空電站的高度。

由于降低了太空電站的高度，電站無(wú)法位于地球同步軌道上，為了避免掉下來(lái)，就只能圍繞地球轉(zhuǎn)圈，而且轉(zhuǎn)的速度還得足夠快，所以就必須在與太空電站運(yùn)行軌道相對(duì)的區(qū)域內(nèi)建造大量的地面接收裝置，這同樣很困難，而且還涉及到復(fù)雜的國(guó)際合作問(wèn)題。

當(dāng)然，太空電站所收集的能量也不是非要傳回來(lái)，也可以“現(xiàn)收現(xiàn)用”。用在哪里呢？用在飛機(jī)上，現(xiàn)在電動(dòng)汽車越發(fā)普及，但電動(dòng)飛機(jī)卻進(jìn)展緩慢，原因就是電池的能量密度低，飛機(jī)攜帶電池會(huì)大幅增加自身載重，但如果直接在飛機(jī)上配備激光能量接收裝置，讓太空電站接收的能量直接傳送到飛機(jī)上，問(wèn)題就迎刃而解了，而且是一舉兩得，一方面電動(dòng)飛機(jī)解決了電力問(wèn)題，另一方面太空電站也解決了能量回傳的問(wèn)題。所以在未來(lái)，太空電站很可能與電動(dòng)飛機(jī)攜手亮相。

歡迎掃碼入群！

深圳科普將定期推出

公益、免費(fèi)、優(yōu)惠的活動(dòng)和科普好物！