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
来源:M6米乐官网登录 发布时间:2024-07-21 08:55:172024-07-21
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, ...
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%。
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,让它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能够达到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收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,一年能吸收的能量大约为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,实际做到了太阳不灭我不灭,只要地球不流浪,人类就再也用不着担心能源问题了!
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,以此来降低自身负重,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;
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,这一个项目至今被搁浅。
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年项目真正开始启动,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” 的基本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,而且人类目前也没这么耐造的电线材料!
所以,怎么来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,整一个完整的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,相信在不久的未来,能量传输问题能获得有效解决。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!
首先,一个百万千瓦级(10^9瓦)的大型太空电站,其整体重量可能要达到5000多吨,这么庞大的工程量需要配备大运力运载火箭,甚至是航天飞机,没有强大的技术支撑和财力支撑根本没办法做到;
其次,在目前的地球轨道上,大约飘散着4000万个太空垃圾,由于太空的阻力小,这些太空垃圾的飞行速度极快,每秒可达到6至7公里,极其危险。就连国际空间站的员工,面对太空垃圾也只能紧急避险,别无他法。
所以,把一个重达5000吨,还需要尽可能展开太阳能电板的太空电站,建立在如此危险的太空环境中,如何保障它的绝对安全,是一项很重要的课题!
第三,美国的马斯克有一个著名的星链计划,也就是从2019年到2024年之间,在太空搭建1.2万颗卫星组成所谓的“星链”网络。表面上看起来,这是造福全人类的太空计划,但实际上,星链卫星曾经好几次威胁到了我国的天宫空间站,而且这种廉价卫星还造成了更严重的太空垃圾,对未来的太空环境极其不利!对此我国多次照会过美国方面,对方均不予理睬!
虽然是困难重重,但身为基建狂魔,天宫空间站我们搞得定,太空电站当然也不在线 年起,中国的几十家科研院所和企业,一步一个脚印,在超大型空间结构在轨装配、空间超高压发电输电和高效无线能量传输等重要技术上,取得了重大的突破,已经领跑了全世界。连外国媒体都感慨道:中国要将千吨发电站送上太空,可供人类 10 万年用电?
10万年,这个说法夸不夸张我不知道,我只知道,对于传承5000年的中华民族来说,任何奇迹在我们这里,只能被叫作“伟大文明历程中的一朵小浪花”吧!