中国已经着手研究的太空太阳能电站是什么?当其它国家知道太空太阳能电站的概念时,中国已确定进入第二个阶段!让我们大家一起进入今天的主题“中国太空太阳能电站”。
大家好,我是大牛。当地球上的资源再也不足以满足人类的需求时,人类该如何明智的选择?如果是在很久以前,答案只能是放弃资源或者是节约世界资源这一条路可以走,但是将这样的一个问题放在科技快速的提升的今天,答案同样也只有一个,那就是从外太空中获取。而太空发电站,就是人类从太空中主动获取能源的新途径,中国在这方面的研究,慢慢的变成了世界领先水平。
太空发电站,就是指太空太阳能电站,利用发射卫星技术,将安装太阳能板的卫星发射到太空中,然后将太空中收集到的太阳能转换成为电能,然后通过某种方式将电能传回到地球,然后供人类使用。目前研究的传送方式是把电能转化为微波束,然后将微波束发回到地面,通过接收装置再转化为电能。根据研究表明,这样一个标准的接收站可以达到50亿瓦的发电功率,相当于5个大型核电厂的发电量。
要知道,地球上的煤炭、石油等资源,是越用越少,反而人类的消耗趋势是越来越大,伴随能源消耗的同时,全球变暖的问题也在日益加重,种种问题的产生不得不让一些科学家将目光投向浩瀚的太空。而整个太空中人类最熟悉的就是太阳,于是科学们将太阳再次作为研究目标,把太阳能的获取方式再次升级,太空太阳能也就顺理成章的成为了下一个最具有利用价值的新能源。
与地面的太阳能相比,由于地面会受到黑夜、阴天以及大气层的种种影响,接受能力特别差。而太阳每一个小时释放出来的能量,可以供人类正常使用1万~10万年,通常太阳辐射到地球的全部能量约为18万兆瓦,这个数量相当于全球每年燃烧90兆吨的优质煤炭。在宇宙中太阳能每平米获得1.4万瓦的能量,而在地面上每平米接收到的能量不足1500瓦。
太空太阳能就是尽可能地多吸收太阳能然后转化为电能,目前的太空太阳能电站可以实现超过30%的发电率,所以无论是从开发新能源的角度,还是从保护环境的方向上做选择,太阳能利用率更高的太空发电站是极具价值的研究项目。按照科学家们的设想,大家精心设计了一款太阳能发电卫星,在35800公里高的卫星轨道上一天24小时跟着太阳走,不分昼夜,不用担心大气层的影响,尽可能地多吸收能量,然后将能量转化为微波束传回到地面的接收站,再转化为电能。
这样一来就可以为人类提供更加廉价、清洁、可持续的电力资源。之所以要转化为微波束,是因为科学家们反复研究试验, 微波这种电磁波可以有效地通过大气层,在不影响大气层的情况下能量损耗达到最小,在良好的天气条件下,通过微波束传回来的电能仅仅损耗2%。
而中国在太空发电站领域的研究,早已经领先于世界。早在上世纪60年代以来,人类发现太空太阳能发电技术的可行性后,各个国家就开始了陆陆续续的研究。尤其是近几年,我国在空间太阳能发电技术领域实现了重大的突破。首先在技术方面,中国在太空太阳能电站的关机技术已经具备了一定基础,一些技术难点还在磨合,所以技术方面不受影响。
再说材料,作为太空太阳能电站的能量转换器件——太阳能电池,我国从1958年就开始研究,目前有38个研究小组在从事光伏研究,现在的光伏发电首先应用于太空中正在运行的卫星,为卫星提供太阳能供电,并且取得了不错效果。
而在太空太阳能电站上要使用的就是一种名叫“天基”的光伏发电基站,它的效率更高,不仅可以向地面源源不断地传回太阳能,还可以为前往太空执行任务的宇宙飞船传输太阳能,更难能可贵的是,由于传输方式是无线传输,所以宇宙飞机并不需要停靠,这样更加方便操作,也可以保证宇宙飞机的长时间运行,所以我国的太阳能电池已经具备相应的能力。
再说太空技术基础方面,虽然说我国的空间技术水平有所差距,但是中国的载人航天、中国空间站都已经取得了令人瞩目的成绩,这也说明我国已经具备建设太空太阳能电站在空间技术方面的实力。这一次的太空太阳能电站将位于距地面3.6万公里高度的地球静止轨道运行,不受任何影响的全年365天,每天24小时不间断利用太阳辐射的能量进行发电。尤其是近年来,我国在保证太空太阳能电站安全、可靠的前提下,我国已经提出“多旋转关节空间太阳能电站方案”,这个方案要比目前所有国家的方案要完善得多。
多年的发展,使得中国的太空太阳能电站已经逐渐走向正轨,按照我国的规划发展,中国太空太阳能电站发展主要有四个阶段:阶段一:2011年到2020年,科研团队要进行太空电站的验证与设计;阶段二:2021年到2025年,中国将建设第一个低轨道太空太阳能电站系统;阶段三:2026年到2040年,中国将发射太空太阳能电站系统,同时完成组装;阶段四:2036年到2050年,中国正式实现太空太阳能电站的商业运营,预计使用寿命在30年左右。
从时间跨度来看时间经历比较久,之所以要经历近四十年的发展,主要是因为太空太阳能电站卫星更重、更大,要比普通的卫星高出四个等级,所以就需要新的材料研制,也需要新的运载技术,因此时间久是正常现象。而且中国太空太阳能电站铺设开来,可以达到数平方公里,这样的面积相当于六个卫星等级。
就在2018年底,在我国政府主导下,由重庆大学、中国空间技术研究院西安分院、西安电子科技大学联合打造了璧山空间太阳能电站实验基地,这是我国首个空间太阳能电站实验基地,负责人就是中国工程院的杨士中院士,而他的团队研究目标就是要打造空间太阳能电站。预计在2021年到2025年之间会在大气平流层上建造一个小型的发电站,这是为了之后建造兆瓦级太空发电站累积技术经验。
其实美国早在20世纪七十年代,美国就曾对太空太阳能电站进行了初步研究,但是因为建设成本惊人,仅将这样一颗太阳能电站卫星发射升空,就需要1万亿美元,不得不让美国望而却步,计划就此搁置。直至2007年该提议再次被提出,美国才重新开始太空太阳能电站的研究,目前仍在研究阶段。
而日本也在差不多20世纪80年代开始对太空太阳能电站开始研究,经过这些年的发展,根据日本给出的计划,将在2030年之前,将太空太阳能电站发射到地球静止轨道上,实现每年100万千瓦的能量传输。但是面对中国更完善的技术与方案计划,从实施过程来看,中国已经先人一步开始了太空太阳能电站的建设,真正走到了世界的最前端。
相信对于中国速度而言,那些后来者想要追上中国的建设速度,恐怕只能望其项背,等到中国实现太空太阳能电站全球商业化的那一天,中国的太空太阳能电站将会变成全球的标准。或许有人会说同样可以找别的资源替代,又或者是节约资源等等,但是大家要明白,资源的利用是为了更快速的发展,你认为当自己减缓发展脚步的同时,别人同样会这么做吗?落后就要挨打的道理有过一次就足够,中国要做的发展就是要领先世界的发展。
好了,本期文章就是这样,不知道各位对中国太空太阳能电站与美日相比,哪一个更强?欢迎给牛总评论留言,最后喜欢的朋友别忘记点赞、关注哦。