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当人们为地球上煤炭、石油等能源的日渐减少和消耗能源带来的全球变暖问题烦恼时,一些科学家把寻找新能源的目光投向了浩瀚太空。
1968年,美国国家航空和宇宙航行局(NASA)的Peter·Glaser博士,提出了太空发电站这个概念——在地球同步轨道上的太阳能发电卫星系统上,安有面积很大的太阳能收集板,收集太阳能,通过微波无线电力传播技术把能量送到地球上的接收天线上。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。
据英国《每日邮报》报道,美国宇航局最新研制的一种鸡尾酒杯状卫星——阿尔法太阳能发电卫星(SPS-ALPHA),预计2025年发射,能够有效解决全球三分之一的能源需求。这一系统由数千个薄而弯曲的类似镜子的组件构成,可以在太空中自由移动,从而确保能够采集尽可能多的能量。同时,发电卫星内部镶嵌着光电板,能够将太阳能转换成为微波。之后微波从鸡尾酒杯状卫星底部释放,传输至地面的发电站,后者接收后将微波转换成电,而后传输给消费者。这种太空发电系统成本非常低廉,仅是在卫星上安装太阳能电池板环绕地球运行而已。
大力发展太空发电具有很大的益处:由于在太空中发电,日光没有穿透大气层,单位面积中能够产生更大的电能;在地球上的任何地方,我们都能接收到电力;在全天中的96%的时间中,卫星都能提供电力;在卫星上的太阳能电池板,没有占据地球上一点地方;在太空中,有无限的空间可以为我们所用。
实现太空太阳能发电,还存在众多技术性的障碍:NASA估计太空太阳能发电需要工作在1000V电压,甚至更高,这么高的工作电压将会导致自毁性的电弧效应,而且现在的的试验电压只有300V;无线电传输最近才变成现实,单位尺寸只能承载少量的电能,远远不能满足要求;由于微波传输存在很大的衍射,总效率大概只有7%。
近期,俄罗斯科学家提出了新的设想,即不仅仅使用太阳能电池板,还使用另外的三级联合发电系统,这种发电系统包括非平衡态等离子磁流体发电机、燃气涡轮装置和蒸汽涡轮装置。工作原理为:在光纤的作用下,光能被聚集到三级发电系统的加热体,并将其中的惰性气体和碱金属蒸汽加热至4000摄氏度,随后形成非平衡态等离子体,其中较重的原子温度达到4000摄氏度,而轻的电子温度则达到1.5-2万摄氏度,经过磁流体发电机产生电能后,热惰性气体及碱金属蒸汽进入热交换器,在燃气涡轮装置及蒸汽涡轮装置中可以再次产生电能。在目前的技术水平下,使用磁流体及涡轮发电机,能实现10公斤装置产生1千瓦电量,在未来新材料的支持下,这一比例将达到0.1-0.5公斤/千瓦,这将极大减少发射成本。
俄罗斯航天局附属中央工程科学研究所还建议,使用激光而不是微波,因为无线电波难以集中,而且接收天线需要几平方千米。如果采用激光束,其面积仅是前者的1/10。不过,目前尚不存在如此强大的激光器,尽管分布在帆板上的红外激光器可以代替激光束,它们的辐射会汇聚一处并传向地球。(本文根据相关媒体报道和网站信息整理)
1968年,美国国家航空和宇宙航行局(NASA)的Peter·Glaser博士,提出了太空发电站这个概念——在地球同步轨道上的太阳能发电卫星系统上,安有面积很大的太阳能收集板,收集太阳能,通过微波无线电力传播技术把能量送到地球上的接收天线上。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。
据英国《每日邮报》报道,美国宇航局最新研制的一种鸡尾酒杯状卫星——阿尔法太阳能发电卫星(SPS-ALPHA),预计2025年发射,能够有效解决全球三分之一的能源需求。这一系统由数千个薄而弯曲的类似镜子的组件构成,可以在太空中自由移动,从而确保能够采集尽可能多的能量。同时,发电卫星内部镶嵌着光电板,能够将太阳能转换成为微波。之后微波从鸡尾酒杯状卫星底部释放,传输至地面的发电站,后者接收后将微波转换成电,而后传输给消费者。这种太空发电系统成本非常低廉,仅是在卫星上安装太阳能电池板环绕地球运行而已。
大力发展太空发电具有很大的益处:由于在太空中发电,日光没有穿透大气层,单位面积中能够产生更大的电能;在地球上的任何地方,我们都能接收到电力;在全天中的96%的时间中,卫星都能提供电力;在卫星上的太阳能电池板,没有占据地球上一点地方;在太空中,有无限的空间可以为我们所用。
实现太空太阳能发电,还存在众多技术性的障碍:NASA估计太空太阳能发电需要工作在1000V电压,甚至更高,这么高的工作电压将会导致自毁性的电弧效应,而且现在的的试验电压只有300V;无线电传输最近才变成现实,单位尺寸只能承载少量的电能,远远不能满足要求;由于微波传输存在很大的衍射,总效率大概只有7%。
近期,俄罗斯科学家提出了新的设想,即不仅仅使用太阳能电池板,还使用另外的三级联合发电系统,这种发电系统包括非平衡态等离子磁流体发电机、燃气涡轮装置和蒸汽涡轮装置。工作原理为:在光纤的作用下,光能被聚集到三级发电系统的加热体,并将其中的惰性气体和碱金属蒸汽加热至4000摄氏度,随后形成非平衡态等离子体,其中较重的原子温度达到4000摄氏度,而轻的电子温度则达到1.5-2万摄氏度,经过磁流体发电机产生电能后,热惰性气体及碱金属蒸汽进入热交换器,在燃气涡轮装置及蒸汽涡轮装置中可以再次产生电能。在目前的技术水平下,使用磁流体及涡轮发电机,能实现10公斤装置产生1千瓦电量,在未来新材料的支持下,这一比例将达到0.1-0.5公斤/千瓦,这将极大减少发射成本。
俄罗斯航天局附属中央工程科学研究所还建议,使用激光而不是微波,因为无线电波难以集中,而且接收天线需要几平方千米。如果采用激光束,其面积仅是前者的1/10。不过,目前尚不存在如此强大的激光器,尽管分布在帆板上的红外激光器可以代替激光束,它们的辐射会汇聚一处并传向地球。(本文根据相关媒体报道和网站信息整理)