同步衛(wèi)星將電力從太空發(fā)至地球
同步衛(wèi)星將電力從太空發(fā)至地球
據(jù)美國(guó)生活科學(xué)網(wǎng)報(bào)道，早在40年前，就有人提出過將太陽能電池板置于太空，即便是在夜晚或陰云密布的天氣，它們都能照常發(fā)電的美好設(shè)想。不過，鑒于初估成本實(shí)在高得驚人，這一構(gòu)想并未付諸實(shí)踐。但根據(jù)美國(guó)五角大樓日前公布的一份報(bào)告，美國(guó)空軍似乎有意建造世界上第一個(gè)空間太陽能系統(tǒng)。
欲點(diǎn)亮地球上每一盞燈
由于油價(jià)不斷攀升，以及太陽能技術(shù)發(fā)展迅速，這一設(shè)想近來又有卷土重來的跡象。來自美國(guó)國(guó)防部的一份報(bào)告稱，建立空間太陽能電站的構(gòu)想無論在技術(shù)方面還是在經(jīng)濟(jì)方面都是可行的。為幫助證明這一觀點(diǎn)，美國(guó)空軍學(xué)院日前宣布了小型試驗(yàn)衛(wèi)星計(jì)劃，邁出了從夢(mèng)想到現(xiàn)實(shí)的第一步。
美國(guó)空軍的邁克爾·史密斯(Michael Smith)上校說：“我們的想法是建造世界上第一個(gè)空間太陽能系統(tǒng)，以此來點(diǎn)亮地球上每一盞燈，同時(shí)也希望借助于這一方式，點(diǎn)亮未來前進(jìn)的道路。”目前，傳輸束(transmission beam)的類型尚未確定，但該項(xiàng)目也許可以借鑒日本獨(dú)立研究中的一些先進(jìn)成果。日本一直致力于在研究?jī)身?xiàng)最有可能用來傳輸太陽能的技術(shù)：微波和激光。
太陽所釋放的能量相當(dāng)于當(dāng)前全球所消耗能量的10萬億倍。美國(guó)國(guó)家航天學(xué)會(huì)副主席馬克·霍普金斯(Mark Hopkins)說：“我們只需要開發(fā)其中一少部分，就足以應(yīng)付我們當(dāng)前和未來許多年的能源需求。”美國(guó)國(guó)家航天學(xué)會(huì)最近與其它非營(yíng)利機(jī)構(gòu)結(jié)盟，一起推動(dòng)空間太陽能電站建設(shè)。
機(jī)器人技術(shù)大幅降低成本
據(jù)史密斯介紹，將目光投向太空的優(yōu)勢(shì)在于，太陽光是永恒不變的，同時(shí)強(qiáng)度是落于地球上的普通光的3至13倍。最早提出太陽能衛(wèi)星計(jì)劃是在1968年，但據(jù)初步估計(jì)，這種項(xiàng)目需要投入1萬億美元左右，造價(jià)之所以如此之高，很大程度是因?yàn)橛詈絾T將必須留守在太空建造相應(yīng)設(shè)備。如今，機(jī)器人可完成這項(xiàng)工作，將效率得到提高的太陽能電池以模塊方式的安裝完畢，成本比之前降低100倍。
霍普金斯說：“如果你決定以今天的技術(shù)實(shí)施這一計(jì)劃的話，那么就會(huì)覺得這同地面太陽能電站的成本沒什么兩樣。”地面太陽能電站的成本是每千瓦時(shí)30美分左右。不過，在霍普金斯看來，這仍舊太高了，他認(rèn)為，發(fā)電成本會(huì)繼續(xù)降下來，尤其是在相關(guān)開發(fā)資金源源不斷注入的情況下。
由五角大樓發(fā)布的報(bào)告提供了一個(gè)發(fā)展規(guī)劃，就未來10年如何投入100億美元建立一顆10兆瓦特試驗(yàn)衛(wèi)星的情況進(jìn)行了詳細(xì)說明。但是，這筆高昂投入來自哪方面還很難說。霍普金斯表示，美國(guó)宇航局將這一項(xiàng)目看作是能源利用，而美國(guó)能源部則將此看作是太空事業(yè)。他說：“在為這一項(xiàng)目找到歸屬的問題上，存在官僚作風(fēng)。”
日本航天機(jī)構(gòu)一馬當(dāng)先
過去10年間，日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)一直為本國(guó)的空間太陽能電站系統(tǒng)(SSPS)提供穩(wěn)定支持。目標(biāo)是在2030年前向太空發(fā)射一顆對(duì)地靜止衛(wèi)星，這顆衛(wèi)星將為地球上50萬戶家庭提供十億瓦特電能。目前，日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的研究人員將微波和激光看作是傳輸太陽能的可能選擇。
日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)高級(jí)任務(wù)研究小組項(xiàng)目經(jīng)理佐佐木(Susumu Sasaki)表示：“由于微波傳輸技術(shù)依托于當(dāng)前的通信衛(wèi)星，所以它更為先進(jìn)。”但要是用聚焦光束傳輸大量太陽能，太空中的傳輸天線的直徑需達(dá)到2公里(約合1.2英里)左右。地球上也必須建造一條同等規(guī)模或規(guī)模更大的接收天線。
另一選擇就是使用激光。日本科學(xué)家正致力于金屬合金板的研究，金屬合金板能夠吸收太陽光，并可直接將太陽光轉(zhuǎn)換為紅外線激光束。佐佐木說，這一選擇的優(yōu)勢(shì)在于，激光所需的傳輸和接收設(shè)備是微波所需的設(shè)備十分之一。另外，激光不存在干擾通信衛(wèi)星的風(fēng)險(xiǎn)，使用微波卻存在這種問題。然而，激光不能像微波那樣可以闖過云層，所以說，如果使用激光，那么約半數(shù)的射束能量會(huì)中途喪失。
采用充氣式太陽能電池板
另一個(gè)問題是，激光束衛(wèi)星聽起像是一種武器，即便霍普金斯認(rèn)為，絕對(duì)有辦法保證激光束衛(wèi)星絕對(duì)不會(huì)用作武器系統(tǒng)。相反，微波傳輸強(qiáng)度很低，不會(huì)造成危險(xiǎn)。霍普金斯說，一個(gè)人可以安全地走過目標(biāo)光束擊中地面的位置，“你能感受到它的存在，但這種感覺就像陽光燦爛的日子里的一縷暖光。”
史密斯說，微波或激光都在美國(guó)空軍項(xiàng)目的考慮范圍之內(nèi)，這一項(xiàng)目于本月初在國(guó)際空間開發(fā)大會(huì)上公布。他說：“盡管我們的大樓距建成尚有一段距離，但我們已經(jīng)采用了新技術(shù)，令其成本更便宜，更易于操作，不久即將成真。”
他們計(jì)劃把一顆造價(jià)低于1000萬美元、重400磅(約合181公斤)的衛(wèi)星放射到低地軌道。這顆衛(wèi)星或會(huì)搭個(gè)“順風(fēng)車”，同另一個(gè)任務(wù)一起發(fā)射，使用充氣式太陽能電池板。史密斯希望衛(wèi)星能于2010年發(fā)射：“我們想要這個(gè)項(xiàng)目早日運(yùn)轉(zhuǎn)起來。”(孝文）
