将光伏送上太空获得能源或将使核能黯然失色
来源:M6米乐官网登录 发布时间:2025-05-01 01:05:382025-05-01
在全球能源需求日渐增长且对清洁能源的呼声愈发强烈的当下,寻找高效、可持续的能源解决方案 ...
在全球能源需求日渐增长且对清洁能源的呼声愈发强烈的当下,寻找高效、可持续的能源解决方案成为了科学界和产业界的核心任务。当人们还在为传统能源的局限以及现有可再次生产的能源的不足而苦恼时,一个极具前瞻性的概念 —— 太空太阳能,正逐渐从科幻设想走向现实探索。或许在不久的将来,我们真的可以忘却对核能的依赖,转而拥抱来自宇宙的太阳能馈赠。
在地球上,光伏产业已经取得了长足发展,尤其在我国,完善的产业链使得地面光伏发电成为一种成熟的供电模式,硬件成本不断降低。但不可忽视的是,地面光伏存在着诸多难以克服的痼疾。其发电严重依赖天气条件,太阳落山或云层遮蔽时,若无储能系统配套,便无法稳定输出电量。而且,地面光伏对地理条件要求苛刻,仅适用于幅员辽阔、日照充足的国家和地区,许多国家和地区难以发展 GW 等级的光伏发电。
相比之下,太空太阳能展现出了无可比拟的优势。在高地球轨道建造太阳能发电场,卫星可 24 小时垂直暴露在阳光下,太阳长达 4 到 5 亿年的预期寿命,让能源供应就没有枯竭之忧。据太阳能领域专家计算,同一块太阳能板在太空中接收的阳光量至少是地表的三倍以上。此外,太空发电场无需占用宝贵的淡水资源和农田,也不会产生危险废物。在低轨卫星互联网建设逐步推进的背景下,高轨道太阳能发电的实现似乎也不再遥不可及。
工程师和学者们对太空光伏的搭建已有清晰的构想:构建一个长达数公里的巨大桁架结构,上面安装光伏板或新型太阳能电池,吸收并集中阳光,将其转化为直流电,再通过激光或微波光束传输到地面。
在技术验证方面,各国科研团队已经取得了一系列重要进展。加州理工大学研发制造出模块化的太阳能电池板,轻质的砷化镓太阳能电池连接在太阳能板基本单元上,形成微型太阳能发电站,配备光伏装置、微型电子元件和微波发射器。每块太阳能板尺寸小巧,数千块连接在一起可达 60 平方米,组成六边形发电站 “漂浮” 在太空中,相关实验已进入低地球轨道测试阶段。
日本对宇宙能源的探索热情高涨,早在 20 世纪 80 年代左右就启动了 “宇宙太阳能计划”,由日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)负责。十年前,JAXA 成功进行地面测试,将电能传输到 55 公里外的接收天线,验证了远距离传输能量的可行性。从外太空轨道远距离送电,电磁波是关键载体。
以微波为例,其作为一种电磁波,能够穿透大气层或云层的阻挡,实现稳定的能量传输。通过调整多个天线单元发射信号的相位,使其产生干涉,形成笔直前进的单方向主微波束,可将能量精准发射到远处的地面接收器。并且,微波传输本质安全,单位体积内的包含的能量不会对人体造成了严重的伤害,地面接收系统接收到的单位体积内的包含的能量远低于太阳直接辐射到地面时的单位体积内的包含的能量。相比之下,激光光束虽有卫星成本低等优点,但存在致盲风险、武器化隐患以及易受大气层现象影响等问题,在实际应用推广中面临更多阻碍。
尽管太空太阳能前景广阔,但在 1968 年,NASA 和美国能源局因顾虑其高昂的成本而对这一概念持谨慎态度。将大量物件送到高地球轨道,需要数百次火箭发射,投入产出严重失衡。然而,随着科学技术的快速的提升,情况出现了巨大变化。SpaceX 的猎鹰九号等可回收火箭投入到正常的使用中,使得运送每公斤物资到低地球轨道的成本一下子就下降,降至 1968 年时的二十分之一左右。这一成本的锐减,为太空太阳能项目注入了新的活力,加州理工大学能够将小型太阳能模组送到低地球轨道做测试,就得益于猎鹰九号的低成本运力。
此外,卫星配备的电离发动机可将卫星从低轨位置逐步推至高轨道,逐步降低了运输成本。随着太阳能材料的不断轻量化以及太空发射成本的持续降低,太空发电场的建造成本有望越来越低。届时,地面只需安装接收站,就可能彻底改变许多偏远地区的能源困境,重塑世界能源格局,为全球能源供应带来一场革命性的变革。
太空太阳能的发展虽仍面临诸多挑战,但其潜力巨大。一旦实现大规模应用,不仅能解决地面光伏的固有难题,还可能在能源领域引发一场新的革命,让光伏在宇宙中 “重生”,为人类提供清洁、可持续、稳定的能源,或许在未来的某一天,真的能让核能在能源舞台上逐渐退居幕后。
神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。出舱前,航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽报告:感觉良好!©2025中央广播电视总台版权所有。未经许可,请勿转载使用。
神舟十九号航天员蔡旭哲顺利出舱蔡旭哲:在太空中,我们无数次凝视着美丽的蓝色星球,这是我们人类共同的家园,要求我们共同守护好。尤其是空间站舱壁外面的那抹鲜艳的中国红,是太空中最亮的色彩。我为我们伟大的祖国感到骄傲!
据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2025年4月30日13时08分,神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,现场医监医保人员确认航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽身体状态良好,神舟十九号载人飞行任务取得圆满成功。△独家视频丨神十九飞船返回舱成功着陆 三名航天员到家了!
4月30日,#山西太原居民小区发生爆炸,现场产生大量浓烟,周边建筑有玻璃震碎,人员受伤或死亡情况不详。
4月29日报道,重庆一女子随手花10元买彩票,上班前发现中了945万元,反复核实后先上班后请假去领奖,丈夫:妻子替我圆梦了,先买套大点的房子
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4月30日,神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。北京广播电视台记者正常采访到中国载人航天工程副总设计师杨利伟,其表示因天气的原因,“神十九”推迟回家是很正常的现象,同时能反映总系统的保障能力,并用“三个很好”点赞此次返回任务。(记者 赵鹏)
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