千吨发电站送入太空,狂点民族科技树,中国

中国的太空发电站计划你听说了吗?

年12月,我国启动了2个阶段不同的太空电站的建造项目,一个是在年之前,在距离地面3.6万公里的高轨道之上,建设一个兆瓦级(10^6瓦)的小型太空电站。另一个是在年之前,发展一个百万千瓦级(10^9瓦)的大型太空电站。

大家都知道,相比于石油、天然气等能源,太阳能才是取之不尽、用之不竭的清洁能源。虽然我们在地球上也有光伏发电,也有各种太阳能发电,但由于大气层对太阳光的吸收和散射,再加上昼夜交替,雨雪冰霜等因素的影响,人类对太阳光的利用率实际上不足20%。

但如果把电站建设在太空之中,没有了大气层和尘埃的干扰,再加上太空发电站可以自动调整太阳能电池板的朝向,让他24小时不间断接收阳光照射,这样算下来,人类对太阳光的利用率可以达到99%。

我们来做一个计算,在距离地面3.6万公里的高空中,1立方米的太阳能电池板可接受太阳光的功率大约为瓦,一块边长为1千米的正方形太阳能电池板,一年可以吸收的能量大约为4x10^16焦耳,对比全球可开采的亿吨的石油储量,1吨石油的能量是30万焦耳,亿吨大约为6.9x10^16焦耳。

也就是说,拥有1平方千米太阳能电池板的太空电站,它两年的发电量就超过了全球石油所蕴含的能量,真正做到了太阳不灭我不灭,只要地球不流浪,人类就再也不用担心能源问题了!

一旦我国具备了建设百万千瓦级商业化“太空电站”的能力,届时不但能解决本国的能源安全战略需求,满足各种各样的人类使用场景,还会加速地球科技树的点亮,比如,让未来的新能源汽车可以随时随地充电,甚至边开车边充电,再也不会有断电之忧;让未来的航天器告别巨大的太阳能电池翼,从而降低自身负重,让未来的月球基地有更加可靠的无线供电的保障,从而加速人类探索太空的速度;

但在太空上建立电站,这真的有可能实现吗?

放在国外,这确实有点难,美国的科学家彼得格拉泽,早在年就提出了建造空间太阳能电站的构想,还申请了相关专利,但由于技术壁垒高、所需系统规模过大,所需投资太大,这个项目至今被搁浅。

年,日本也提出了建设空间电站,并且在微波传输方面还取得了突破,结果一场经济危机下来,日元贬值严重,计划被迫搁置。年,英国宣布投资亿英镑,用于建设太空电站,结果只是象征性地宣布了一下,并没有付出多少实际行动。

而中国方面呢,年提出相关设想,年项目正式启动,年6月,中国首个空间太阳能电站实验基地,在重庆璧山区福禄镇和平村开建,这就是基建狂魔的效率。重庆基地总投资26亿,占地亩,主要涉及空间太阳能发电站、空间信息网及无线微波传能等技术的前期模拟和验证。

简单点来说,“电站”的主要功能是把太阳能转化为电能,再用微波方式或激光方式,把电能送到地面,供我们人类使用。大家想一下,3.6万米的高轨道,当然不可能用一根电线来传输电能,这样既不安全,也不高效,而且人类目前也没有这么耐造的电线材料!

所以,如何实现远距离的无线输电技术,就成了太空电站最大的难关,微波输电技术也成了决定成败的关键!首先我们要把电能转化成微波,然后通过超大型的微波发射器,定向传回地面的接收站,再通过接收站的设备,将微波转化成电能,整个过程的能量转变依次是:太阳能----电能------微波-----电能!

经过十几年的努力,我国的科学家已经攻克了远距离无线输电的技术难点,目前重庆基地正在进行跨越山谷的传输测试,相信在不就的未来,能量传输问题能够得到有效解决。但想要太空电站顺利工作,我们要攻克的技术难点可不止这一个!

首先,一个百万千瓦级(10^9瓦)的大型太空电站,其整体重量可能要达到多吨,这么庞大的工程量需要配备大运力运载火箭,甚至是航天飞机,没有强大的技术支撑和财力支撑根本无法做到;

其次,在目前的地球轨道上,大约飘散着万个太空垃圾,由于太空的阻力小,这些太空垃圾的飞行速度极快,每秒可达到6至7公里,极其危险。就连国际空间站的员工,面对太空垃圾也只能紧急避险,别无他法。

所以,把一个重达吨,还需要尽量展开太阳能电板的太空电站,建立在如此危险的太空环境中,如何保障它的绝对安全,是一项非常重要的课题!

第三,美国的马斯克有一个著名的星链计划,也就是从年到年之间,在太空搭建1.2万颗卫星组成所谓的“星链”网络。表面上看起来,这是造福全人类的太空计划,但实际上,星链卫星曾经好几次威胁到了我国的天宫空间站,而且这种廉价卫星还造成了更严重的太空垃圾,对未来的太空环境极其不利!对此我国多次照会过美国方面,对方均不予理睬!

虽然是困难重重,但身为基建狂魔,天宫空间站我们搞得定,太空电站当然也不在话下!从年起,中国的几十家科研院所和企业,一步一个脚印,在超大型空间结构在轨装配、空间超高压发电输电和高效无线能量传输等重要技术上,取得了重大的突破,已经领跑了全世界。连外国媒体都感慨到:中国要将千吨发电站送上太空,可供人类10万年用电?

10万年,这个说法夸不夸张我不知道,我只知道,对于传承年的中华民族来说,任何奇迹在我们这里,只能被叫做“伟大文明历程中的一朵小浪花”吧!




转载请注明:http://www.pifuguomine.com/pfgm/12859.html