要在太空建一座发电站!美国失败了,中国能成功吗?

蝉说春秋 2024-03-03 20:50:59

20世纪70年代,美国计划在太空建造一座发电站,最后失败了。

几十年后,中国开启“逐日工程”,也被网友称为“太空三峡”。

太阳每秒燃烧约6.5亿吨氢元素,亏损约400万吨质量,通过爱因斯坦质能方程换算后得知,太阳每秒钟释放的能量,大概是1.2×10^16吨煤炭燃烧所释放的能量!

在面对如此磅礴的太阳能时,地球只能接收到22亿分之一,然而人类对这部分能量的利用率仅有万分之一,也就是说,人类对于太阳能的使用率只有22万亿分之一。

虽然化石燃料帮助人类文明高速发展,但同时也产生了严峻的污染问题,全球都在积极倡导清洁能源,例如法国计划在2035年前,将化石燃料在能源结构中的占比,从60%以上降低到40%以下。

近些年,中国正在加快构建新型电力系统,力争在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和奠定基础,大力发展非化石能源。

在众多清洁能源中,风力水力发电受自然环境影响较大,核能基本接近无限能源,但目前人类掌握的是核裂变,如果核电站发生事故,同样会造成巨大的辐射污染,想要掌控核聚变还有很长一段路,因为可控核聚变基本是地球通往二级文明的象征,即恒星级文明,目前地球距离一级行星级文明还差得远。

所以在文明发展过渡期的众多能源中,太阳能是个很不错的选择。

1941年,美国小说家艾萨克·阿西莫夫在《理性》中,描述了人类建造太空发电站的场景,当时很多读者都被他天马行空的想象力折服。

1968年,美国航空航天工程师彼得·格拉塞,在《来自太阳的能量:它的未来》一文中,郑重提到了“太阳能发电卫星”概念,这可是正儿八经的顶尖科学家,并且该内容发布在《科学》杂志上,很难不引起官方注意。

20世纪70年代,美苏冷战期间,美国正式将“太空发电站”提上议程,具体方案名称为“1979SPS基准系统”。

在太空建造发电站有什么优势?

太阳能热水器之所以退出历史舞台,主要原因在于受天气影响较大,例如2024年春节,全国很多省份都遭遇了10~20天的阴雨天,甚至一些地区下起了暴雪冻雨。

并且太阳能量在穿过地球大气层时,以及灰尘的阻挡,还会被拦截掉好大一部分,真正抵达地球近地面的太阳能少之又少。

如果在太空中建造一座太阳能发电站,同等单位面积下,它所接收到的太阳能将是地球的10多倍。

此方案固然是好,美国虽然有意建造太空发电站,但难度太大,最后也只能以失败收场。

但美国的失败,不等于其他国家不行,中国经过数百名专家的努力,共同发布了《中国太空发电站发展规划及关键技术体系规划论证报告》,中国正式启动“逐日工程”。

2021年,中国在璧山建造空间太阳能电站实验基地,核心实验建设区为33亩,设有实验科普综合楼、试验平台等,外围隔离区面积为167亩,设有科普教育中心、种植太空育种植物区以及科普旅游区等。

逐日工程的有三大难点,分别是搭建发电站、发电板寿命以及电力运输。

想要在太空建造千吨重的发电站,需要强大的火箭运载能力,这对一个国家的航空航天能力有着极高的标准,但这点难不倒中国,目前我国掌握着长征重型火箭技术,以及具备独立建设空间站的历史经验,并且在太空交会对接技术领域的水平非常高。

所以不论从哪方面来讲,我国想在太空造一座发电站,并非难事。

其次是发电板质量,太空中的太阳能量比地面更加“猛烈”,并且太空发电站的材料并不能适合像地面一样频繁更换,所以在发电板的材料方面要经过大量实验,这点也不用太担心,早在2018年,西安电子科技大学就成立了一个专门研发太空发电材料的实验室,相信用不了多久,我们就能攻克这个难题。

至于如何送回电能,最简单的办法是拉一根太空电线,但太空发电站距离地面的高度起码超过30000公里,通过电缆连接传输的方式不可取。

但这点也不用担心,因为我们可以将电能转化成微波发射到地面接收器,接着将微波转化成电能,从而获得来自太空的电能。

按照计划,中国将在2028年在外太空建成首个太阳能发电站,并于2035年实现部分运用,中国在太空发电方面技术领先美俄,让我们拭目以待。

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蝉说春秋

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