科技減霧霾 中國應(yīng)在地球同步軌道見太陽能電站
為了消除化石能源燃燒引起的霧霾，減少溫室氣體排放，徹底解決能源危機，多名航天專家建議，中國應(yīng)到距離地面3．6萬公里的地球同步軌道去建太陽能電站。
一旦實施，這將遠遠超過“阿波羅”登月和國際空間站的規(guī)模，成為人類進入太空時代以來最宏大的太空工程。
太空電站又稱空間太陽能電站，是指在地球同步軌道上運行的超大型航天器，其上安裝著巨大的太陽能電池板或激光器，將產(chǎn)生的電能通過微波或激光以無線能量傳輸方式傳輸?shù)降孛妗?/p>
美國科幻作家阿西莫夫曾在小說中描述過太空電站。“兩彈一星”功勛科學(xué)家、中國科學(xué)院院士、國際宇航科學(xué)院院士王希季認為，這其實有一定理論根據(jù)。
美國科學(xué)家彼得·格雷澤于1968年在《科學(xué)》雜志上發(fā)表文章，對空間太陽能電站提出了具有可行性的概念方案。
作為太空電站的積極倡議者，從事了半個多世紀空間技術(shù)研究的王希季說：“具備商用價值的太空電站確實會非常大，它的太陽能電池板面積將達到五六平方公里，相當于約12個天安門廣場的面積。”
“或許人們能在夜空里看到它，像顆星星。”
關(guān)于太空電站的形狀，各國研究人員已提出了方形、圓形、碗形等幾十種設(shè)想。
為何將電站建到太空？
王希季說，地面上的太陽能電站受晝夜和天氣影響，供電波動太大，難以作為主力電站。而太空電站不受晝夜和天氣的影響，太陽能利用效率大大提高。在地球同步軌道上，99％以上的時間都可接收到全太陽輻射。
中國工程院院士、電子機械工程專家段寶巖說，太空電站單位面積的發(fā)電量是地面上的10倍。“一旦我們攻克空間太陽能電站技術(shù)，就有望逐步解決人類社會的能源危機。”
尋求新的清潔能源替代化石能源已成為全世界的共識。然而，地面太陽能、風(fēng)能、水能等都存在能量不穩(wěn)定或能量總量受限等問題，難以替代化石能源的地位。
王希季說，在未來，可控核聚變能和空間太陽能是最有可能成為取用不竭的清潔能源。兩者相比，可控核聚變能的應(yīng)用更為遙遠，因為其科學(xué)理論問題至今還未完全解決。而空間太陽能電站在理論上完全是可行的，雖存在很多工程技術(shù)上的難題，但都是能夠解決的。
他說，當?shù)厍蛏系幕茉聪牡讲荒茉倬S持人類發(fā)展時，世界就會發(fā)生恐慌。“誰先掌握太空電站的關(guān)鍵技術(shù)，誰就能占領(lǐng)未來能源市場。發(fā)展太空電站具有重要的戰(zhàn)略意義。”
近年來，美、日、俄等國都開展了空間太陽能發(fā)電的研究。中國一些科研機構(gòu)已在太空電站的系統(tǒng)論證和關(guān)鍵技術(shù)方面開展了工作。2010年，多位中國科學(xué)院和中國工程院院士做出了《空間太陽能電站技術(shù)發(fā)展預(yù)測和對策研究》報告，建議中國到2030年建造兆瓦級太空電站，到2050年建造具有商用價值的100萬千瓦級太空電站。
然而，建設(shè)這樣宏大的太空電站絕非易事，一些關(guān)鍵技術(shù)還有待突破。
例如，100萬千瓦級的電站總重量會達到萬噸量級。而目前人類運載火箭近地軌道運載能力很少超過100噸。
“我們需要通用的、價廉的重型運載火箭。”曾設(shè)計中國首枚運載火箭的王希季說。
“我們必須把太空電站的太陽能電池做得非常薄、非常輕，每平方米的重量不超過200克。”王希季說，“我們還要突破高效率的無線能量轉(zhuǎn)換和傳輸技術(shù)。只有無線能量轉(zhuǎn)換和傳輸效率達到50％左右，太空電站才具有商業(yè)價值。”
盡管面臨很多難題，這位中國空間技術(shù)開拓者對于中國建設(shè)太空電站充滿信心。“在這一研究領(lǐng)域，中國與世界先進水平差距不大。”
“習(xí)近平總書記在去年兩院院士大會上說，集中力量辦大事是中國的法寶，這個法寶不能丟。這使我們信心更強了。當年‘兩彈一星’靠的就是這個法寶。只要中國能夠下決心建設(shè)太空電站，運用集中力量辦大事的法寶，并按照客觀規(guī)律辦事，中國說不定能成為頭一個建成太空電站的國家。”王希季說，“希望國家能盡快將太空電站列入國家重大項目，不失時機地開展相關(guān)工作。”
中國空間技術(shù)研究院副院長李明說：“中國未來5年左右將要建設(shè)的空間站，將給太空電站的發(fā)展帶來很大的機遇。”空間站的大型結(jié)構(gòu)、裝配、維護等技術(shù)可用于太空電站的發(fā)展；空間站可開展太空電站關(guān)鍵技術(shù)的驗證；而空間站和航天員的在軌服務(wù)能力將可支持太空電站的建造。
他說，中國火箭的運載能力越來越大，新一代的重型運載火箭也有望開展研制。
王希季說，當太空太陽能發(fā)展成為人類的主能源時，“老百姓再也不用擔(dān)心霧霾，溫室效應(yīng)的問題也會得到根本解決”。
“單說無線能量傳輸這一項技術(shù)，就是了不起的變革。這項技術(shù)得到應(yīng)用后，用電再不需要電線，你的手機充電再也不用插插頭。想象一下這是怎樣的世界。”93歲的航天專家笑著說。
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