[業(yè)界百科] 太空發(fā)電站

當(dāng)人們?yōu)榈厍蛏厦禾俊⑹偷饶茉吹娜諠u減少和消耗能源帶來(lái)的全球變暖問(wèn)題煩惱時(shí)，一些科學(xué)家把尋找新能源的目光投向了浩瀚太空。

1968年，美國(guó)國(guó)家航空和宇宙航行局（NASA）的Peter·Glaser博士，提出了太空發(fā)電站這個(gè)概念——在地球同步軌道上的太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星系統(tǒng)上，安有面積很大的太陽(yáng)能收集板，收集太陽(yáng)能，通過(guò)微波無(wú)線電力傳播技術(shù)把能量送到地球上的接收天線上。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接收站的發(fā)電功率可達(dá)50億瓦，相當(dāng)于5個(gè)大型核電廠的發(fā)電量。

據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，美國(guó)宇航局最新研制的一種雞尾酒杯狀衛(wèi)星——阿爾法太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星(SPS-ALPHA)，預(yù)計(jì)2025年發(fā)射，能夠有效解決全球三分之一的能源需求。這一系統(tǒng)由數(shù)千個(gè)薄而彎曲的類似鏡子的組件構(gòu)成，可以在太空中自由移動(dòng)，從而確保能夠采集盡可能多的能量。同時(shí)，發(fā)電衛(wèi)星內(nèi)部鑲嵌著光電板，能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)換成為微波。之后微波從雞尾酒杯狀衛(wèi)星底部釋放，傳輸至地面的發(fā)電站，后者接收后將微波轉(zhuǎn)換成電，而后傳輸給消費(fèi)者。這種太空發(fā)電系統(tǒng)成本非常低廉，僅是在衛(wèi)星上安裝太陽(yáng)能電池板環(huán)繞地球運(yùn)行而已。

大力發(fā)展太空發(fā)電具有很大的益處：由于在太空中發(fā)電，日光沒(méi)有穿透大氣層，單位面積中能夠產(chǎn)生更大的電能；在地球上的任何地方，我們都能接收到電力；在全天中的96%的時(shí)間中，衛(wèi)星都能提供電力；在衛(wèi)星上的太陽(yáng)能電池板，沒(méi)有占據(jù)地球上一點(diǎn)地方；在太空中，有無(wú)限的空間可以為我們所用。

實(shí)現(xiàn)太空太陽(yáng)能發(fā)電，還存在眾多技術(shù)性的障礙：NASA估計(jì)太空太陽(yáng)能發(fā)電需要工作在1000V電壓，甚至更高，這么高的工作電壓將會(huì)導(dǎo)致自毀性的電弧效應(yīng)，而且現(xiàn)在的的試驗(yàn)電壓只有300V；無(wú)線電傳輸最近才變成現(xiàn)實(shí)，單位尺寸只能承載少量的電能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求；由于微波傳輸存在很大的衍射，總效率大概只有7%。

近期，俄羅斯科學(xué)家提出了新的設(shè)想，即不僅僅使用太陽(yáng)能電池板，還使用另外的三級(jí)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，這種發(fā)電系統(tǒng)包括非平衡態(tài)等離子磁流體發(fā)電機(jī)、燃?xì)鉁u輪裝置和蒸汽渦輪裝置。工作原理為：在光纖的作用下，光能被聚集到三級(jí)發(fā)電系統(tǒng)的加熱體，并將其中的惰性氣體和堿金屬蒸汽加熱至4000攝氏度，隨后形成非平衡態(tài)等離子體，其中較重的原子溫度達(dá)到4000攝氏度，而輕的電子溫度則達(dá)到1.5-2萬(wàn)攝氏度，經(jīng)過(guò)磁流體發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能后，熱惰性氣體及堿金屬蒸汽進(jìn)入熱交換器，在燃?xì)鉁u輪裝置及蒸汽渦輪裝置中可以再次產(chǎn)生電能。在目前的技術(shù)水平下，使用磁流體及渦輪發(fā)電機(jī)，能實(shí)現(xiàn)10公斤裝置產(chǎn)生1千瓦電量，在未來(lái)新材料的支持下，這一比例將達(dá)到0.1-0.5公斤/千瓦，這將極大減少發(fā)射成本。

俄羅斯航天局附屬中央工程科學(xué)研究所還建議，使用激光而不是微波，因?yàn)闊o(wú)線電波難以集中，而且接收天線需要幾平方千米。如果采用激光束，其面積僅是前者的1/10。不過(guò)，目前尚不存在如此強(qiáng)大的激光器，盡管分布在帆板上的紅外激光器可以代替激光束，它們的輻射會(huì)匯聚一處并傳向地球。（本文根據(jù)相關(guān)媒體報(bào)道和網(wǎng)站信息整理）