我国要在太空建设太阳能电站,是否能彻底解决地球的能源危机?( 二 )



日本由于在无线电能量传输方面具有很强的技术优势 , 因此也在较早的时候将建造太空电站列入航天计划版图 , 半于2017年提出了具体的方案 , 计划于2050年前建成商业化的太空电站 。 然而 , 日本也是“雷声大雨点小” , 仅在几年前进行了一次无线电能传输的实验 , 再也没有什么实质性的动作 。

纵观全球 , 目前只有我国按照原定计划 , 有条不紊地开展着一系列基础性研究和地面实验 。 我国提出太空电站建造设想的时间 , 是2006年 , 虽然较美国和日本都晚 , 但是准备非常充分 , 从2006年到2014年 , 前后反复、深入论证了8年时间 , 最终形成了中国太空电站的发展规划 , 明确了时间表和路线图 。

在我国太空电站发展规划中 , 明确提出该项巨大工程分两个阶段进行 , 第一阶段为2030年前 , 在距离地面3.6万公里的高轨道 , 建设一个兆瓦级(10^6瓦)的小型太空电站 。 第二阶段为2050年前 , 逐步扩展到百万千瓦级(10^9瓦) 。
为实现第一阶段的目标 , 我国科学家从2018开始 , 已经开展了相关的地面测试实验 。 就在今年的6月份 , 在重庆璧山区福禄镇和平村 , 在很短的时间内建造成功空间太阳能电站的实验基地 , 在基地中树立了一个75米高的试验塔 , 试验塔中安装了太阳能聚光镜、光电转换装置和无线电发射天线等设备 。 利用这个平台进行百米级无线电输电实验 。 在未来几年内 , 研究团队还会尝试从20公里左右的平流层 , 向地面进行电能输送 。

太空太阳能电站建设的难点刚才提到了 , 太空太阳电站建设有两个核心关键问题需要突破 , 目前开展的地面实验 , 检验的是无线电能传输技术 。 如果在太空中建设核电站 , 那么就需要一个庞大的系统工程来实现 , 因为要实现高容量的发电规模 , 需要在太空中建造体型庞大的设施 , 其重量和尺寸 , 要远远超过现有的任何航天设施 , 即使现有最大的航天设备-国际空间站与之相比 , 都是“小巫见大巫” 。

据研究人员介绍 , 即使我们一期目标要建造的兆瓦级的太空电站 , 其规模就比国际空间站大很多 。 而在结构上 , 空间站是由多个舱段组成的模块化结构 , 组装时依靠空间站上的机械臂以及相应的接口控制系统就可以实现 。 而要建造太空电站 , 需要组装上千个模块 , 依靠现有的空间站自主交会对接技术 , 肯定无法胜任且效率较低 , 所以今后需要一套全新的组装系统 , 并且接口还会尽可能简化 。

在这个过程中 , 不但需要那种数千个模块的直接研发和制造费用 , 还得需要大量运载火箭进行运输 , 后续的组装和维护也得需要长期持续性的巨量投入 , 所以花费肯定很大 。 目前 , 美国、日本和中国都有建造太空电站的计划 , 而且一致确定2050年为终期目标 。 从目前看 , 建造太空电站的核心技术方面 , 应该没有什么特别大的难点 , 能否提高和保障研发和实施所投入的经费 , 能否拥有必胜的信念和执着的精神 , 则是能否完成这项重大工程的关键所在 。

发展太空电站 , 将会给全球的航天和能源领域 , 带来前所未有且影响深远的巨大变革 , 不但会彻底改变全球能源结构和能源紧缺问题 , 而且对推动深空探测技术的发展 , 也将具有不可估量的重要价值 。 我国科学家们正一步一个脚印 , 按着既定的目标计划 , 大踏步前行 , 希望在不远的将来 , 能够取得举世瞩目的成就 , 为全人类造福 。


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