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中国的太空发电站计划你听说了吗?
2018年12月 , 我国启动了2个阶段不同的太空电站的建造项目 , 一个是在2035年之前 , 在距离地面3.6万公里的高轨道之上 , 建设一个兆瓦级(10^6瓦)的小型太空电站 。 另一个是在2050年之前 , 发展一个百万千瓦级(10^9瓦)的大型太空电站 。
大家都知道 , 相比于石油、天然气等能源 , 太阳能才是取之不尽、用之不竭的清洁能源 。 虽然我们在地球上也有光伏发电 , 也有各种太阳能发电 , 但由于大气层对太阳光的吸收和散射 , 再加上昼夜交替 , 雨雪冰霜等因素的影响 , 人类对太阳光的利用率实际上不足20% 。
【千吨发电站送入太空,狂点民族科技树,中国太空发电站领跑全世界】但如果把电站建设在太空之中 , 没有了大气层和尘埃的干扰 , 再加上太空发电站可以自动调整太阳能电池板的朝向 , 让他24小时不间断接收阳光照射 , 这样算下来 , 人类对太阳光的利用率可以达到99% 。
我们来做一个计算 , 在距离地面3.6万公里的高空中 , 1立方米的太阳能电池板可接受太阳光的功率大约为1300瓦 , 一块边长为1千米的正方形太阳能电池板 , 一年可以吸收的能量大约为4x10^16焦耳 , 对比全球可开采的2300亿吨的石油储量 , 1吨石油的能量是30万焦耳 , 2300亿吨大约为6.9x10^16焦耳 。
也就是说 , 拥有1平方千米太阳能电池板的太空电站 , 它两年的发电量就超过了全球石油所蕴含的能量 , 真正做到了太阳不灭我不灭 , 只要地球不流浪 , 人类就再也不用担心能源问题了!
一旦我国具备了建设百万千瓦级商业化 “太空电站” 的能力 , 届时不但能解决本国的能源安全战略需求 , 满足各种各样的人类使用场景 , 还会加速地球科技树的点亮 , 比如 , 让未来的新能源汽车可以随时随地充电 , 甚至边开车边充电 , 再也不会有断电之忧;让未来的航天器告别巨大的太阳能电池翼 , 从而降低自身负重 , 让未来的月球基地有更加可靠的无线供电的保障 , 从而加速人类探索太空的速度;
但在太空上建立电站 , 这真的有可能实现吗?
放在国外 , 这确实有点难 , 美国的科学家彼得?格拉泽 , 早在1968年就提出了建造空间太阳能电站的构想 , 还申请了相关专利 , 但由于技术壁垒高、所需系统规模过大 , 所需投资太大 , 这个项目至今被搁浅 。
2017年 , 日本也提出了建设空间电站 , 并且在微波传输方面还取得了突破 , 结果一场经济危机下来 , 日元贬值严重 , 计划被迫搁置 。 2021年 , 英国宣布投资170亿英镑 , 用于建设太空电站 , 结果只是象征性地宣布了一下 , 并没有付出多少实际行动 。
而中国方面呢 , 2010年提出相关设想 , 2018年项目正式启动 , 2021年6月 , 中国首个空间太阳能电站实验基地 , 在重庆璧山区福禄镇和平村开建 , 这就是基建狂魔的效率 。 重庆基地总投资26亿 , 占地306亩 , 主要涉及空间太阳能发电站、空间信息网及无线微波传能等技术的前期模拟和验证 。
简单点来说 , “电站” 的主要功能是把太阳能转化为电能 , 再用微波方式或激光方式 , 把电能送到地面 , 供我们人类使用 。 大家想一下 , 3.6万米的高轨道 , 当然不可能用一根电线来传输电能 , 这样既不安全 , 也不高效 , 而且人类目前也没有这么耐造的电线材料!
所以 , 如何实现远距离的无线输电技术 , 就成了太空电站最大的难关 , 微波输电技术也成了决定成败的关键!首先我们要把电能转化成微波 , 然后通过超大型的微波发射器 , 定向传回地面的接收站 , 再通过接收站的设备 , 将微波转化成电能 , 整个过程的能量转变依次是:太阳能----电能------微波-----电能!
经过十几年的努力 , 我国的科学家已经攻克了远距离无线输电的技术难点 , 目前重庆基地正在进行跨越山谷的传输测试 , 相信在不就的未来 , 能量传输问题能够得到有效解决 。 但想要太空电站顺利工作 , 我们要攻克的技术难点可不止这一个!
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