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人类愿望将实现：太空里建太阳能发电站 所属类别：专题论坛 发布时间：2001-12-25 8:16:00 解放日报 长期以来，人们就梦想着到太空去收集太阳能，把它传输到地球，使之变为电力，以解决人类面临的能源危机。随着科学技术的进步，这个梦想可望于不久的将来实现。由美国国家航空和航天局与国家能源部建造的世界上第一座太阳能发电站，最近将在太空组装，不久将开始向地面供电。 太阳能发电有着无可比拟的优越性。地球所接受到的太阳能，只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右，这些能量相当于全球所需总能量的3—4万倍，可谓取之不尽，用之不竭。其次，宇宙空间没有昼夜和四季之分，也没有乌云和阴影，辐射能量十分稳定。因而发电系统相对说来比地面简单，而且在无重量、高真空的宇宙环境中，对设备构件的强度要求也不太高。再者，太阳能和石油、煤炭等矿物燃料不同，不会导致“温室效应”和全球性气候变化，也不会造成环境污染。正因为如此，太阳能发电受到许多国家的重视，大家正在竞相开发各种新技术、新设备，而其中一个很重要的项目，就是发射太阳能卫星，到宇宙空间去发电。 效益可观：一个标准接收站，相当于5个大型核电厂太阳能发电卫星系统，主要由收集太阳能的光电板、微波发射器和接收器、太阳能卫星及其发射装置等构成。其中最关键的，是要把一组同步卫星发射到距地面36000公里的地球同步轨道上。这些卫星上的光电板先收集足够的太阳能，并使电子从汞原子或氩原子中脱落出来，获得的带电粒子或离子，会变成高速微波，发射到地面接收站。地面接收站通过特制的金属板，把接受到的微波转变成电流，再经整流器把交流电变成直流电，就可以利用了。据测算，一个标准接收站的发电功率可达50亿瓦，相当于5个大型核电厂的发电量。 技术难点：如何送入太空及安全问题实现太空发电的技术难 重点主要有二： 一是如何把庞大的卫星系统发射到太空去。由于太阳光的能量密度非常低，所以发电装置必须十分庞大。如果要用太阳能电池来获得50亿瓦的电力，必须并排装上两块长5公里、宽6公里的巨大电池翼片，加上卫星自重，总重量将有4000多吨。现在发射的卫星，最大重量也仅10余吨，即使用美国的航天飞机，也只能把20多吨载荷送入地球低轨道。4000多吨的卫星，无论如何是无法一次送上太空的，只能分开发射，然后在空间组装。 另一个难题是如何保证安全。有人担心这么强大的微波传送到地面，万一失控，会使微波束所到之处化为一片焦土。对此，科学家们采取的解决办法是：通过地面发出的信号，控制卫星上的微波发射装置，使微波束始终对准地面的接收天线；同时使微波的泄漏量保持在国际上规定的安全标准之内，即每平方厘米不超过10毫瓦，不让它影响人类的健康和自然界的生态平衡。美国还设计了一种失效保险装置，万一卫星失控，可使微波束在太空中立即自行扩散，不让它传到地面来。 大家最关心的是价格：将比热电站的电便宜太阳能发电，按其发电方式的不同，可以分为采用太阳能电池的光发电方式和使用热反射镜的聚光热发电方式。两种方式相比，前者由于没有可动部分，运转容易，而且每单位重量发出较多的电力，技术开发风险较小，因此一般认为它将占主导地位。 可以用作太阳能发电的电池主要有硅系和砷化镓系两类。两者由太阳能至电能的转换效率，目前已提高到20%左右。只是目前的造价还较高，在进一步改进制造工艺后，造价可望再降低一个数量级。预计用太阳能电池生产的电，将比热电站生产的电还要便宜。如一种用聚酰亚胺薄膜制造的膜镜集能器，能够只把太阳光线的有效部分聚集到太阳能电池上，从而可以进一步降低卫星的体积、重量和成本。 将来，如果能从月球上采掘制作光电板和架子所需的硅和铝这些材料约占卫星重量的90%，那将意味着可大大减轻必须从地球上送入轨道的重量，从而进一步降低太阳能发电的成本，方便它的推广和普及。 |
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