中国未来可望到穹顶之上建太空电站
点击:83 发布时间:2018-07-31  
为了消除化石能源燃烧引起的雾霾,减少温室气体排放,彻底解决能源危机,多名航天专家建议,中国应到距离地面3.6万公里的地球同步轨道去建太阳能电站。

    一旦实施,这将远远超过“阿波罗”登月和国际空间站的规模,成为人类进入太空时代以来最宏大的太空工程。

    太空电站又称空间太阳能电站,是指在地球同步轨道上运行的超大型航天器,其上安装着巨大的太阳能电池板或激光器,将产生的电能通过微波或激光以无线能量传输方式传输到地面。

    美国科幻作家阿西莫夫曾在小说中描述过太空电站。“两弹一星”功勋科学家、中国科学院院士、国际宇航科学院院士王希季认为,这其实有一定理论根据。

    美国科学家彼得·格雷泽于1968年在《科学》杂志上发表文章,对空间太阳能电站提出了具有可行性的概念方案。

    作为太空电站的积极倡议者,从事了半个多世纪空间技术研究的王希季说:“具备商用价值的太空电站确实会非常大,它的太阳能电池板面积将达到五六平方公里,相当于约12个天安门广场的面积。”

    “或许人们能在夜空里看到它,像颗星星。”

    关于太空电站的形状,各国研究人员已提出了方形、圆形、碗形等几十种设想。

    为何将电站建到太空?

    王希季说,地面上的太阳能电站受昼夜和天气影响,供电波动太大,难以作为主力电站。而太空电站不受昼夜和天气的影响,太阳能利用效率大大提高。在地球同步轨道上,99%以上的时间都可接收到全太阳辐射。

    中国工程院院士、电子机械工程专家段宝岩说,太空电站单位面积的发电量是地面上的10倍。“一旦我们攻克空间太阳能电站技术,就有望逐步解决人类社会的能源危机。”

    寻求新的清洁能源替代化石能源已成为全世界的共识。然而,地面太阳能、风能、水能等都存在能量不稳定或能量总量受限等问题,难以替代化石能源的地位。

    王希季说,在未来,可控核聚变能和空间太阳能是最有可能成为取用不竭的清洁能源。两者相比,可控核聚变能的应用更为遥远,因为其科学理论问题至今还未完全解决。而空间太阳能电站在理论上完全是可行的,虽存在很多工程技术上的难题,但都是能够解决的。

    他说,当地球上的化石能源消耗到不能再维持人类发展时,世界就会发生恐慌。“谁先掌握太空电站的关键技术,谁就能占领未来能源市场。发展太空电站具有重要的战略意义。”

    近年来,美、日、俄等国都开展了空间太阳能发电的研究。中国一些科研机构已在太空电站的系统论证和关键技术方面开展了工作。2010年,多位中国科学院和中国工程院院士做出了《空间太阳能电站技术发展预测和对策研究》报告,建议中国到2030年建造兆瓦级太空电站,到2050年建造具有商用价值的100万千瓦级太空电站。

    然而,建设这样宏大的太空电站绝非易事,一些关键技术还有待突破。

    例如,100万千瓦级的电站总重量会达到万吨量级。而目前人类运载火箭近地轨道运载能力很少超过100吨。

    “我们需要通用的、价廉的重型运载火箭。”曾设计中国首枚运载火箭的王希季说。

    “我们必须把太空电站的太阳能电池做得非常薄、非常轻,每平方米的重量不超过200克。”王希季说,“我们还要突破高效率的无线能量转换和传输技术。只有无线能量转换和传输效率达到50%左右,太空电站才具有商业价值。”

    尽管面临很多难题,这位中国空间技术开拓者对于中国建设太空电站充满信心。“在这一研究领域,中国与世界先进水平差距不大。”

    “习近平总书记在去年两院院士大会上说,集中力量办大事是中国的法宝,这个法宝不能丢。这使我们信心更强了。当年‘两弹一星’靠的就是这个法宝。只要中国能够下决心建设太空电站,运用集中力量办大事的法宝,并按照客观规律办事,中国说不定能成为头一个建成太空电站的国家。”王希季说,“希望国家能尽快将太空电站列入国家重大项目,不失时机地开展相关工作。”

    中国空间技术研究院副院长李明说:“中国未来5年左右将要建设的空间站,将给太空电站的发展带来很大的机遇。”空间站的大型结构、装配、维护等技术可用于太空电站的发展;空间站可开展太空电站关键技术的验证;而空间站和航天员的在轨服务能力将可支持太空电站的建造。

    他说,中国火箭的运载能力越来越大,新一代的重型运载火箭也有望开展研制。

    王希季说,当太空太阳能发展成为人类的主能源时,“老百姓再也不用担心雾霾,温室效应的问题也会得到根本解决”。

    “单说无线能量传输这一项技术,就是了不起的变革。这项技术得到应用后,用电再不需要电线,你的手机充电再也不用插插头。想象一下这是怎样的世界。”93岁的航天专家笑着说。

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