給月球佩戴太陽(yáng)能腰帶

□ 易 白

充分利用太陽(yáng)能是新能源領(lǐng)域最熱門的話題，對(duì)太陽(yáng)能的利用設(shè)想甚至從地球開(kāi)始延伸至浩淼的太空。在日本因地震引發(fā)的核泄漏危機(jī)后，用太陽(yáng)能等清潔能源取代核電的呼聲日漸高漲。最近，日本一家公司公布了一項(xiàng)在月球上建設(shè)太陽(yáng)能電站的“月環(huán)”計(jì)劃，希望把月球上的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)移到地球上來(lái)。這項(xiàng)計(jì)劃是近年來(lái)最勁爆的太陽(yáng)能計(jì)劃，也是最具創(chuàng)意的大科學(xué)工程設(shè)想之一。

月球發(fā)電優(yōu)勢(shì)明顯

我們都知道，太陽(yáng)能是一種取之不盡的、安全無(wú)污染的清潔能源。因此，近幾十年來(lái)科學(xué)家想出各種辦法來(lái)利用太陽(yáng)能。最近提出“月環(huán)”太陽(yáng)能計(jì)劃的是日本清水建筑株式會(huì)社的一家研究機(jī)構(gòu)，他們打算在月球赤道地區(qū)部署大量太陽(yáng)能電池板，將收集到的太陽(yáng)能傳回地球接收站，以供地球所需。

既然地球上也能進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電，為何要不遠(yuǎn)幾十萬(wàn)千米到月球上去發(fā)電呢？這是因?yàn)樵虑虬l(fā)電的優(yōu)勢(shì)明顯。首先，月球的大氣層十分稀薄，與地球相比簡(jiǎn)直稀薄到可以忽略不計(jì)的程度，因此月球上不會(huì)有云層和霧氣出現(xiàn)，當(dāng)然也不會(huì)有陰天出現(xiàn)，可以保障太陽(yáng)能電站長(zhǎng)年累月地發(fā)電。假如你身處月球，在白天看到的太陽(yáng)要比地球明亮得多，光芒萬(wàn)丈的太陽(yáng)似乎噴吐著灼人的火焰，因此在月球上進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電的效率也遠(yuǎn)比地球要高得多。

率先派出機(jī)器人進(jìn)行月球發(fā)電站的基礎(chǔ)建設(shè)

由于月球上基本沒(méi)有大氣，也就不會(huì)有風(fēng)沙天氣出現(xiàn)，而風(fēng)沙是在地球上需要解決的重要問(wèn)題。在地球的赤道地區(qū)進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電，大多會(huì)選在荒無(wú)人煙的沙漠地區(qū)。然而，沙漠地區(qū)風(fēng)沙大是出了名的，風(fēng)沙不但會(huì)侵蝕太陽(yáng)能電池板，而且會(huì)覆蓋在太陽(yáng)能電池板上，影響太陽(yáng)能的吸收，因此需要人工經(jīng)常性地清理沙塵。而在月球上，基本上不需要花費(fèi)人工清理沙塵。

另外，由于月球是個(gè)無(wú)人區(qū)，不存在拆遷房屋或占用耕地的問(wèn)題。月球上也沒(méi)有江河湖泊對(duì)陸地的隔離，鋪設(shè)起來(lái)將比在地球赤道容易得多。不過(guò)，月球赤道上有許多環(huán)形山，鋪設(shè)太陽(yáng)能電池板需要繞過(guò)環(huán)形山的大坑。因?yàn)榭永锊坏佋O(shè)難度大，而且會(huì)出現(xiàn)太陽(yáng)照射不到的陰影區(qū)域。

如何在月球上發(fā)電

月球面向地球的一面

要在月球赤道上鋪設(shè)“太陽(yáng)能腰帶”發(fā)電，所面臨的最主要的問(wèn)題是成本巨大，可能需要多個(gè)國(guó)家合作才能完成。根據(jù)研究人員的設(shè)想，需要先發(fā)射一些太空機(jī)器人到月球上平整場(chǎng)地。既然月球大氣稀薄到不可能產(chǎn)生風(fēng)，月球表面理應(yīng)比較平整，事實(shí)上并非如此。月球上也覆蓋著厚厚的粉塵和碎石，它們主要是小行星撞擊月球產(chǎn)生的。還有一個(gè)重要的原因是太陽(yáng)的力量，月球上大氣稀薄導(dǎo)致白天月表溫度高達(dá)100多攝氏度，夜晚則低至零下100多攝氏度，晝夜溫差高達(dá)300攝氏度，導(dǎo)致月球巖石因溫差而碎裂。

在月球上發(fā)電還要從技術(shù)上解決過(guò)熱和過(guò)冷的問(wèn)題。地球自轉(zhuǎn)一圈需要一天，而月球自轉(zhuǎn)一圈需要28天，也就是說(shuō)無(wú)論是月球的哪一面，白天和黑夜都是14天，長(zhǎng)時(shí)間的高溫和長(zhǎng)時(shí)間的低溫對(duì)太陽(yáng)能電池板的材料要求很高，需要電池板有抗高溫和低溫的本領(lǐng)。而且，由于太陽(yáng)能電池板的吸光本領(lǐng)要比巖石強(qiáng)得多，14天不間斷地強(qiáng)光照射可能會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能電池溫度攀升到被損壞甚至熔化的程度，這就需要較強(qiáng)的冷卻設(shè)施。好在月球巖石的導(dǎo)熱性差，可以通過(guò)冷卻液流過(guò)月表以下的低溫巖石來(lái)冷卻電池板，還可以由此進(jìn)行溫差發(fā)電，把劣勢(shì)轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢(shì)。

月球發(fā)電還需要解決的是能量傳輸問(wèn)題，月球遠(yuǎn)離地球38萬(wàn)千米，靠電線輸電顯然是不現(xiàn)實(shí)的，只能采用無(wú)線輸電的方式，常見(jiàn)的是微波輸電或激光輸電。首先要在月球上建立天線直徑達(dá)幾十千米的能量發(fā)射站，接著在地球上建立若干個(gè)大功率的能量接收站。由于月球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)速度幾乎一樣，導(dǎo)致月球始終以一面對(duì)著地球。在月球的背面進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電，不能把電能直接發(fā)射到地球，需要用電線把電能從月球背面?zhèn)鬏數(shù)秸妗＿@也是一個(gè)十分浩大的工程。

為了對(duì)太陽(yáng)能電池板、輸電線路和輸電站進(jìn)行維修，研究人員還設(shè)想在月球表面建設(shè)一條長(zhǎng)達(dá)1萬(wàn)千米的環(huán)球鐵路。在如此巨大的工程建設(shè)中，如果所有的物資都從地球運(yùn)送上去，在百年之內(nèi)可能都算是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)。因此，研究人員設(shè)想從月球上的土壤中獲取該計(jì)劃所需的水、單晶硅、鐵、混凝土、氧和陶瓷。

月球發(fā)電規(guī)模驚人

如同地球赤道一樣，月球赤道所在的區(qū)域是月球上是最熱的地區(qū)，也是太陽(yáng)光最強(qiáng)的地區(qū)。按照研究人員的設(shè)想，可圍繞月球赤道鋪設(shè)一圈太陽(yáng)能電池板，就如同為月球佩戴上一個(gè)太陽(yáng)能腰帶。所有太陽(yáng)能板加起來(lái)的寬度將達(dá)400千米，長(zhǎng)度和月球赤道一樣，將達(dá)1萬(wàn)多千米。這么龐大的太陽(yáng)能發(fā)電廠產(chǎn)生的電能也是十分驚人的，每年可發(fā)電13萬(wàn)億度，可占到全球用電總量的30%以上。

現(xiàn)在有關(guān)“月環(huán)”工程的具體時(shí)間表還沒(méi)有宣布，但是一旦開(kāi)始實(shí)施，它將是人類有史以來(lái)建造的規(guī)模最大的公共工程。雖然不少人質(zhì)疑日本研究人員這項(xiàng)雄心勃勃的太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)計(jì)劃的可行性，但是清水建筑株式會(huì)社對(duì)這個(gè)計(jì)劃充滿信心，他們?cè)诠镜木W(wǎng)站上寫(xiě)道：“憑借創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)，加上先進(jìn)的太空技術(shù)，我們將讓人類向著這一夢(mèng)想邁出一大步。”對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，即使這個(gè)工程具有可行性而且開(kāi)工實(shí)施，它也將是耗時(shí)漫長(zhǎng)、耗資巨大的工程。不過(guò)，真的這個(gè)工程一旦成功，人類將受益無(wú)窮。

建設(shè)月球發(fā)電站的工程車

鋪設(shè)在赤道上的太陽(yáng)能電池板如同月球的腰帶

在地面建設(shè)龐大的能量接收站

用激光或微波的方式把能量從月球傳輸?shù)降厍?/p>