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下載手機APP 空間太陽能發(fā)電站(藝術圖)。圖片來源：國際經(jīng)濟論壇網(wǎng)
加州理工學院研制出的空間太陽能電池板。圖片來源：加州理工學院
科技創(chuàng)新國際潮
據(jù)國際經(jīng)濟論壇網(wǎng)近日報導，英國政府正考慮出資160億英鎊，制作空間太陽能電站。空間太陽能電站是英國政府“凈零創(chuàng)新組合”項目將出資的技能之一，被視為可助英國到2050年完成凈零排放的潛在辦法之一。
美國加州理工學院科學家也正在開展一項具有前鋒性的“空間太陽能發(fā)電項目”，而且美國海軍研究實驗室2020年在太空測試了太陽能模塊和能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。此外，我國也在制作自己的空間太陽能發(fā)電站。
那么，太空中的太陽能發(fā)電站將如何運作，能帶來哪些長處，又面臨哪些應戰(zhàn)呢?
長處多多
據(jù)國際經(jīng)濟論壇網(wǎng)報導，到2050年，全球動力需求預計將增長近50%。
坐落軌道上的空間太陽能電站一天24小時都可以接納太陽光，因而可以持續(xù)發(fā)電，這比地球上的太陽能發(fā)電系統(tǒng)更具優(yōu)勢——后者只能在白日發(fā)電，而且受天氣影響。因而，空間太陽能發(fā)電或許是協(xié)助滿足全球動力部分日益增長的需求和應對全球氣溫上升的要害。
空間太陽能發(fā)電需求在太空搜集太陽能并將其傳送到地球上。為此，空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)需求一顆太陽能衛(wèi)星，即一臺裝有太陽能電池板的巨型航天器。這些電池板可以發(fā)電，然后經(jīng)過高頻無線電波將能量無線傳輸?shù)降厍颍环N名為硅整流二極管天線的地面天線將把無線電波轉(zhuǎn)換成電力，再將其傳送至電網(wǎng)。
遠景可期
使用漂浮在太空中的巨型太陽能發(fā)電站向地球發(fā)射大量能量，這聽起來像科幻小說——20世紀20年代，俄羅斯科學家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基首次提出了這個設想。在很長一段時間里，它成為作家們的靈感來源。1941年著名科幻作家艾薩克·阿西莫夫宣布的短篇小說《推理》，就描述了這樣一個能搜集太陽能、并經(jīng)過微波向行星傳遞能量的空間站。
此后，基于太空的太陽能使用就成為一個長盛不衰的想法，而最近的技能進步使科學家們對其遠景更為樂觀。這些技能包含輕型太陽能電池、無限能量傳輸和太空機器人技能等。
制作空間太陽能發(fā)電站首先需求處理的是太陽能電池板的重量問題，不過，這現(xiàn)已經(jīng)過開發(fā)超輕太陽能電池得到了處理。2017年，美國加州理工學院的研究人員提出了一個模塊化發(fā)電站的規(guī)劃，該發(fā)電站由數(shù)千塊超輕型太陽能電池瓦組成。它是迄今為止最輕的集成多功能原型機，可以搜集陽光，將其轉(zhuǎn)換成射頻電能，然后以受控光束無線傳輸這種能量。
別的，空間太陽能電站基于模塊化規(guī)劃，大量太陽能組件可由機器人在軌道上拼裝而成。此外，把一切這些組件運入太空難度大、本錢高，但像美國太空探索技能公司(SpaceX)這樣的公司正在努力改變這種狀況，其研制出的“獵鷹”火箭可重復使用，功能更強大的“星艦”火箭也行將進入要害的試飛階段，有望大大下降空間發(fā)電本錢。
仍有應戰(zhàn)
弗雷澤-納什咨詢公司最近的一份報告以為，英國出資100多億英鎊制作空間太陽能電站是可行的。該項目預計將從規(guī)模實驗開端，2040年建成并投入使用。屆時這顆太陽能衛(wèi)星的直徑將到達1.7公里，重約2000噸。地面天線的面積約為87平方公里。
據(jù)美國顧客新聞與商業(yè)頻道網(wǎng)站報導，我國正在考慮制作太陽能發(fā)電站的方案，包含在2021年至2025年制作中小規(guī)模平流層太陽能電站并發(fā)電;2025年后開端大規(guī)模空間太陽能電站系統(tǒng)相關工作。根據(jù)有關專家組證明主張，我國應力爭在未來十余年完成空間超高壓發(fā)電輸電及無線能量傳輸實驗驗證，完成“2030年開端制作兆瓦級空間太陽能實驗電站，2050年前具備制作吉瓦級商業(yè)空間太陽能電站的能力”的中、遠期目標。
但國際經(jīng)濟論壇網(wǎng)的報導指出，即便咱們成功制作了一個空間太陽能電站，其運轉(zhuǎn)也面臨若干實踐應戰(zhàn)，例如太空碎片或許會破壞太陽能電池板。太空碎片是廢棄的運載火箭或航天器部件，它們在地球上空數(shù)百公里處漂浮，因為太空碎片以25266公里/小時的極快速度在近地軌道上飛行，因而一旦發(fā)生磕碰，或許會對衛(wèi)星或航天器形成嚴重破壞。
另一個問題是，從太陽能衛(wèi)星向地面?zhèn)鬏斈芰侩y度很大，科學家們需求進步無線能量傳輸?shù)墓β剩勒宅F(xiàn)有技能，搜集到的太陽能只有一小部分可到達地球。
報導還指出，空間太陽能發(fā)電能否協(xié)助英國在2050年前完成凈零排放還有待觀察，但雖然存在上述應戰(zhàn)，空間太陽能發(fā)電未來仍有或許夢想成真，在全球動力供應中發(fā)揮重要作用。科技日報作者：劉霞
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加州理工學院研制出的空間太陽能電池板。圖片來源：加州理工學院
科技創(chuàng)新國際潮
據(jù)國際經(jīng)濟論壇網(wǎng)近日報導，英國政府正考慮出資160億英鎊，制作空間太陽能電站。空間太陽能電站是英國政府“凈零創(chuàng)新組合”項目將出資的技能之一，被視為可助英國到2050年完成凈零排放的潛在辦法之一。
美國加州理工學院科學家也正在開展一項具有前鋒性的“空間太陽能發(fā)電項目”，而且美國海軍研究實驗室2020年在太空測試了太陽能模塊和能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。此外，我國也在制作自己的空間太陽能發(fā)電站。
那么，太空中的太陽能發(fā)電站將如何運作，能帶來哪些長處，又面臨哪些應戰(zhàn)呢?
長處多多
據(jù)國際經(jīng)濟論壇網(wǎng)報導，到2050年，全球動力需求預計將增長近50%。
坐落軌道上的空間太陽能電站一天24小時都可以接納太陽光，因而可以持續(xù)發(fā)電，這比地球上的太陽能發(fā)電系統(tǒng)更具優(yōu)勢——后者只能在白日發(fā)電，而且受天氣影響。因而，空間太陽能發(fā)電或許是協(xié)助滿足全球動力部分日益增長的需求和應對全球氣溫上升的要害。
空間太陽能發(fā)電需求在太空搜集太陽能并將其傳送到地球上。為此，空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)需求一顆太陽能衛(wèi)星，即一臺裝有太陽能電池板的巨型航天器。這些電池板可以發(fā)電，然后經(jīng)過高頻無線電波將能量無線傳輸?shù)降厍颍环N名為硅整流二極管天線的地面天線將把無線電波轉(zhuǎn)換成電力，再將其傳送至電網(wǎng)。
遠景可期
使用漂浮在太空中的巨型太陽能發(fā)電站向地球發(fā)射大量能量，這聽起來像科幻小說——20世紀20年代，俄羅斯科學家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基首次提出了這個設想。在很長一段時間里，它成為作家們的靈感來源。1941年著名科幻作家艾薩克·阿西莫夫宣布的短篇小說《推理》，就描述了這樣一個能搜集太陽能、并經(jīng)過微波向行星傳遞能量的空間站。
此后，基于太空的太陽能使用就成為一個長盛不衰的想法，而最近的技能進步使科學家們對其遠景更為樂觀。這些技能包含輕型太陽能電池、無限能量傳輸和太空機器人技能等。
制作空間太陽能發(fā)電站首先需求處理的是太陽能電池板的重量問題，不過，這現(xiàn)已經(jīng)過開發(fā)超輕太陽能電池得到了處理。2017年，美國加州理工學院的研究人員提出了一個模塊化發(fā)電站的規(guī)劃，該發(fā)電站由數(shù)千塊超輕型太陽能電池瓦組成。它是迄今為止最輕的集成多功能原型機，可以搜集陽光，將其轉(zhuǎn)換成射頻電能，然后以受控光束無線傳輸這種能量。
別的，空間太陽能電站基于模塊化規(guī)劃，大量太陽能組件可由機器人在軌道上拼裝而成。此外，把一切這些組件運入太空難度大、本錢高，但像美國太空探索技能公司(SpaceX)這樣的公司正在努力改變這種狀況，其研制出的“獵鷹”火箭可重復使用，功能更強大的“星艦”火箭也行將進入要害的試飛階段，有望大大下降空間發(fā)電本錢。
仍有應戰(zhàn)
弗雷澤-納什咨詢公司最近的一份報告以為，英國出資100多億英鎊制作空間太陽能電站是可行的。該項目預計將從規(guī)模實驗開端，2040年建成并投入使用。屆時這顆太陽能衛(wèi)星的直徑將到達1.7公里，重約2000噸。地面天線的面積約為87平方公里。
據(jù)美國顧客新聞與商業(yè)頻道網(wǎng)站報導，我國正在考慮制作太陽能發(fā)電站的方案，包含在2021年至2025年制作中小規(guī)模平流層太陽能電站并發(fā)電;2025年后開端大規(guī)模空間太陽能電站系統(tǒng)相關工作。根據(jù)有關專家組證明主張，我國應力爭在未來十余年完成空間超高壓發(fā)電輸電及無線能量傳輸實驗驗證，完成“2030年開端制作兆瓦級空間太陽能實驗電站，2050年前具備制作吉瓦級商業(yè)空間太陽能電站的能力”的中、遠期目標。
但國際經(jīng)濟論壇網(wǎng)的報導指出，即便咱們成功制作了一個空間太陽能電站，其運轉(zhuǎn)也面臨若干實踐應戰(zhàn)，例如太空碎片或許會破壞太陽能電池板。太空碎片是廢棄的運載火箭或航天器部件，它們在地球上空數(shù)百公里處漂浮，因為太空碎片以25266公里/小時的極快速度在近地軌道上飛行，因而一旦發(fā)生磕碰，或許會對衛(wèi)星或航天器形成嚴重破壞。
另一個問題是，從太陽能衛(wèi)星向地面?zhèn)鬏斈芰侩y度很大，科學家們需求進步無線能量傳輸?shù)墓β剩勒宅F(xiàn)有技能，搜集到的太陽能只有一小部分可到達地球。
報導還指出，空間太陽能發(fā)電能否協(xié)助英國在2050年前完成凈零排放還有待觀察，但雖然存在上述應戰(zhàn)，空間太陽能發(fā)電未來仍有或許夢想成真，在全球動力供應中發(fā)揮重要作用。科技日報作者：劉霞
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