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来自 生命科学 2020-03-17 04:54 的文章
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中国科学报:太空收集太阳能不再是“狂想”

根据NASA公布的宏伟蓝图,NASA将在2025年实施SPS-ALPHA太阳能发电卫星相控阵计划,在2025年发射多颗卫星,进行太阳能采集。

  中国科学报9月6日第9版讯SPS-ALPHA系统由数千个薄而弯曲的类似镜子的组件构成,可以移动以便让所能收集的太阳能实现最大化。SPS-ALPHA内安装光伏板,将太阳能转化成微波。微波随后从这个“鸡尾酒杯”的底部传给地球。图片来源:《每日邮报》   将太阳能作为能源和动力,人类已经探索了近400年,利用的方式一种是光热转换,一种是光电转换。   其中光电转换就是在地面或其他开阔地铺设太阳能电池板,并通过控制器将太阳能直接转化成可利用的交流电或直流电,也可以先把电放入蓄电池储存起来再利用。   但通过这样的方式我们所得到的太阳能已经被大气层层层剥削,只剩太空中太阳辐射的1/10~1/5,尽管光电转化效率已经从最初的10%提升到了40%左右,但地面太阳能发电的实际效果还是打了很多折扣。   因此,科学家们很早就将视野转向太空,如果能从太空直接收集太阳能,那么,太阳能的可用量将是地球上的数十亿倍。

NASA螺丝项目负责人表示:太空中搜集太阳能的效率远超于地面,转换效率更高,可以搜集更多的太阳能,如果该项目可以实现经济效益,那么太空向地球传输能量不再是梦想。

高效利用太阳能

根据NASA表示,这种模块化SPS-ALPHA卫星,由太空货船siteo发射进入深空,然后通过太阳能电池板收集太阳能,卫星然后将收集到的能量转换为微波能量,传输到地面。

  美国研究人员的终极目标是打造一个卫星群,能够在将来的某一天为整座城市供电。最初,这种微型卫星并不能取代电网。它们的优势在于可以快速为灾区或者难以到达的偏远地区供电。   庞之浩认为,约翰·曼金斯研制的这种鸡尾酒杯形太阳能卫星,从质量上来讲可能比科学家早年的设想要轻巧,如果不是大规模的部署成卫星群,而只是作为地球电网的一种辅助的发电方式应该是可实现的。   张波告诉《中国科学报》记者,太阳能的能源是公用的,但不管谁占领了先机,后来者再发展就会有很大困难。但对于这种应用基础的研究,我国还不是很重视,因为有很多人觉得它很遥远。   就像在上世纪60年代,没有人能想像得到,玻璃可以传递信号。但是,现在光纤已经成为我们生活中必不可少的技术。“这得益于高锟解决了玻璃纤维如何高效传输信息的关键问题。”张波说,在人类出现之前,能量也在传输,现在无线传输的终极理论还没有被发现。“如果这个终极理论被发现,那么无线传输就会像今天的光纤一样,成为未来生活中不可缺少的一部分。”   张波表示,未来这种技术也很有可能用于军事,而一旦用于军事,首先掌握这种技术的国家就会占尽先机。比如,战斗机在空中执行任务,燃油耗尽就必须降落补充燃料,但是如果能直接通过无线传输,从太空获得太阳能并转化成电能,其续航能力将大大增加。而航母等水上舰艇,也可以大大减小动力荷载。   张波一再表示,从能源战略的角度讲,我国也不应该忽视无线传输的研究以及基于太空的太阳能利用。

美国宇航局正在进行代号螺丝的工作项目,即使用安装有太阳能电池板的卫星搜集太阳能,并且将能量传输回地球。

  美国宇航局前工程师约翰·曼金斯博士正在研制一种鸡尾酒杯形卫星,声称能够在2025年满足人类1/3的用电需求。这种卫星名为“SPS-ALPHA”,由美国宇航局委托曼金斯研制,旨在探索利用部署在太空中的太阳能电池板向地球传输能量的可能性。   曼金斯最近在接受国外媒体采访时指出,如果资金到位,SPS-ALPHA最早可在2025年发射升空。他说:“一个太阳能卫星阵列便可满足人类1/3的用电需求。虽然并非同时满足,但却能够满足任何一个市场的用电需求。”   根据曼金斯的设想,SPS-ALPHA将收集的太阳能转化成微波,而后传输给地球上的发电站,后者接收后将微波转换成电,最终传输给消费者。这一系统由数千个薄而弯曲的类似镜子的组件构成,可以移动以便让所能收集的太阳能实现最大化。SPS-ALPHA内安装光伏板,将太阳能转化成微波。微波随后从这个“鸡尾酒杯”的底部传给地球。   哈尔滨工业大学电气学院副院长、智能测试及信息处理技术研究所所长朱春波在接受《中国科学报》记者采访时表示,从太空中直接收集太阳能的想法实际上在几十年前就有了,只是一直都没有成功实现。   自从20世纪60年代以来,人类就从科学角度论证了“基于太空的太阳能”的可行性,而从太空轨道往地面发射微波的概念也证实是可行的。   曼金斯认为,SPS-ALPHA的成本会低于其他一些方式,比如环绕地球的单一阵列。对于这个方案,他认为,如果能够取得成功,向地球远程传输具有经济可承受性的电量,可以达到10~1000兆瓦。   朱春波认为,如果这样的技术能够成功,他们所设想的结果是可以满足的。

人类想象力似乎是无穷无尽的,现在NASA正在考虑让卫星从太空中收割太阳能。

无线传输是关键

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