相信大家或多或少听说过太阳能,有的人家中还安装有太阳能板,是一种方便、清洁的新能源,但你听说过太空太阳能吗?
据悉,我国将在太空建造太阳能发电站,一旦项目落实,产生的电量足以供给人类使用10万年,技术遥遥领先世界。
技术背景
为什么科学家会脑洞大开,想到在太空开发太阳能呢?
很简单,我们现在的能源不够用,急需一种稳定的、清洁的能源。
人类目前的能源以传统的煤炭、石油和各种新能源为主,虽说人类在新能源领域的进展十分迅速。
但是随着世界人口的增长,和经济的发展,人们的用电需求也在“水涨船高”。
2022年夏季,我国各地出现了罕见的高温天气,空调等各种制冷设备的大量使用,使得能源供应出现了巨大的缺口,四川的多个城市开始限电。
这不仅是我国的问题,还有许多国家也面临着能源紧缺。
正所谓物以稀为贵,能源的稀缺导致了电力、石油的价格节节攀升,阻碍了经济发展。
中国的电力价格是所有国家当中,偏低的存在。
欧美国家电价一度在3块钱左右,反观中国的电价,基本上也就1块钱,在很多地方只要8~5毛。
在相对低廉的电力价格背后,我们要看到是国家的财政在补贴民用能源。
长久下去这也不是办法,如何找到一种能够长久发电、稳定供能的电力源头,成为科学家的一个研究方向。
太空发电
太空发电本质上是一种太阳能发电,它由卫星设备装载的太阳能板收集太阳的能量,并直接转化为电能。
这个时候,不少小伙伴可能会很好奇,就算能够产生电力,要如何把它们运回去呢?
要知道,运载飞船从地面到太空一次往返的成本就有好几亿,利用这种方式,肯定是不划算的。
科学家也想到了这点,于是开发出了微波运输技术。
该技术能够将电能转化为微波,通过特定的设备直接传输给地面,地面再将微波转化为电能。
其实这项技术并不属于高尖端行列,早就在人类社会普及,只是大家未能观察到而已。
比如,家里的微波炉,就采用的是电能转化为微波的方式。
同时由于电力转化的微波本身就附带大量的能量,可以直接用于加热,产生热能,再将热能转化为电能。
后者相当于用微波烧锅炉发电,总之只要能够收集到能源,并且反馈给地面,我们就有多种办法利用起来。
规划当中的太空发电站全身布满太阳能板,它的长约5.5公里,宽约4.4公里,当中装载了两个太阳能转化机。
一颗发电卫星的重量大约为10万吨,发电功率可以达到50亿瓦,相当于5个大型核电站的总量。
虽然这项技术看上去很简单,但是真正研发起来困难重重。
在前期的研发工作上,如何建造一个庞大的发电卫星,使其能够有效地接收光热,并且在太空当中还能够长久使用,这是第一个技术难关。
在后期的运营上,如何定期地进行维护和保养,定期对运行轨道进行修正等等,一系列繁杂的工作,使得太空发电技术充满阻碍。
即使这样,仍旧有一代又一代的科学家砥砺前行,攻坚克难,使得这项技术在21世纪有了实现的可能性。
那么如此庞大的一项工程,它又有什么优点呢?
应用前景广
我们平时使用的太阳能其实都是经过了大气的削弱作用,无法体现出它原本的“威能”,而且太阳能非常看“天”,一旦遇到阴雨连绵的天气,完全就失去了作用。
太阳每小时产生的能量足够人类使用1万到10万年,经过了1.5亿公里到达地球之后剩余的能量仍旧有18万兆瓦,相当于燃烧90兆吨优质煤。
这对于人类来说,简直就是一个移动的能源库,太阳能在地面上的利用效率和太空当中的效率足足差了14倍以上。
不仅如此,在太空当中没有四季更迭,也没有昼夜交替,也就是说这里全年、全天候地发电,效率是地面远远无法比拟的。
当然,科学家也考虑到如果真的将这项技术实现,微波传输电能的过程当中,是否会出现损耗?
肯定是会的,但是经过反复的验证,其损耗率大约稳定在2%,基本可以忽略不计。
此外,随着新能源汽车(电车)的不断出现,太空发电站项目的应用前景得到了拓展。
新能源汽车(电车)目前的缺点其一,就是续航不足,很多人都不敢用它来跑长途。
其二,充电还要找专门的充电桩,在充电高峰期往往要排很长的队伍。
太空发电站可以完美地解决这两个方面的问题。
如果该技术落实,未来的新能源车当中,会装上一个束能采集装置,只要人们有需求,就可以打开装置,直接从太空发电站收集电能。
这使得新能源车不用排队,并且随时随地进行充电,跑长途的时候,也不用担心电力不够的问题。
此外,在未来的航天领域当中,通过束能收集能源,能够减少对燃料的使用,这将使得航天领域的成本大大减少。
成本低了之后,就有更多的人愿意入驻航天领域,反向推动该领域的发展。
最关键的是,这种能源完全是免费的,并且是持久、稳定、无污染的新能源。
如果太空发电站建成,将会在很大程度上动摇当今石油的地位,在这一方面我国是当之无愧的“领头羊”。
中国技术
我国的航天领域虽然起步晚,但发展快,各种尖端技术比较成熟,是世界上的航天大国。
2022年11月,我国天宫空间站T字形结构完成,这标志着空间站基本建造完成。
天宫空间站是完全独立自主开发的一项世界级顶尖项目,中国也是唯一一个拥有独立空间站的国家。
相比较国际空间站,我们自主研发的空间站具有更先进的技术和应用前景。
我国空间站总重量180吨,比构想的太空发电站重了10倍不止,这表明我国完全有能力建造这样一个太空发电站。
而且我国空间站具有长期驻人的特点,未来如果太空发电站建成,在运营方面也不用担心,即使出现问题,我们空间站的工作人员也能够立刻前往修理。
我国也是最有可能建造太空发电站的国家之一,在这一方面,甚至老美都略逊一筹。
有小道消息称,目前专家已经在验证太空发电技术的可行性,一旦完成,发电站项目便会迅速开展,2年左右就能完工。
我们也期待这一天的到来。
来源: 九象科普