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第8章 跨世纪的太空电站

1968年,美国科学家彼得·格拉泽博士提出一个大胆而天才的设想,既然人造卫星能利用太阳光照射获取电能,那么是否可以利用卫星建立起太空电站,而向地面输送电能呢?

这个设想无疑具有相当大的诱惑力。因为,在宇宙空间利用太阳能,要比在地球表面利用太阳能条件优越得多。首先,由于地球的自转,地球表面总有背朝太阳的一面,一天中将近一半时间无法充分利用太阳能,而宇宙空间基本没有白天黑夜之分,即使有阴影,也是很短一段时间。其次,太阳光穿过大气层到达地球表面时,辐射强度已经大大减弱,到达地面的阳光,又有相当一部分被反射回去。据专家推测,在宇宙空间接收的太阳能要比在地球上至少多4倍以上。在太空建电站,不用考虑位置问题,不像在地球上会受到纬度、地理环境、云层等的影响,这也是太空电站的优势之一。况且,太空电站无需蓄能设备,可以源源不断地向地球输送电能,如果在太空中建起足够数量的太阳能电站,地球将会成为一个让煤和石油走进燃料博物馆的无烟世界,这是多么诱人的前景啊!

当然,设想要变成现实,需要经过艰苦的努力。但设想并不等于幻想,人类已经把太阳能电池送上了太空,已经掌握了一定的空间技术,建造太空电站并非天方夜谭。

目前,已经有几个国家提出了设计方案。方案之一就是在地球同步轨道上建立大型卫星发电站。在这个轨道上,卫星绕地球飞行一圈的时间正好与地球自转一周的时间相同,所以可以用它把收集到的太阳能转换成电能,再通过微波发生器24小时不停地传给地面接收站。

由于现在太阳能电池的光电转换效率不高,一般不超过20%,所以建立大型太空电站的材料数量是相当可观的。据计算,建一座发电能力8000万千瓦的空间电站,要装配几百亿个电池片,64平方公里面积的太阳能电池板,2平方公里的输送天线,整个电站的重量数以万吨!把这样一个庞然大物发射上去并建造起来真是谈何容易!专家们的方案是采取化整为零的办法,用航天飞机往返于地球和太空,把零部件一个个运送到3万多公里高的卫星轨道进行组装,这绝对是一个史无前例的巨大工程!

太阳能电池的效率虽然目前还不太高,但它的问世毕竟给人们带来了希望。本世纪70年代,美国发射的空间实验室,就已带有近15万个小型太阳能电池,可发电115千瓦。近年来,科学家们不断地研究提高太阳能电池光电转换率的办法,预计到21世纪初,太阳能电池的光电转换率可普遍提高到30%以上,重量可以减少为原来的1/3。跨世纪的太空电站已经成为一些国家开发宇宙的蓝图。

美国计划在下一个世纪初,建造60个太阳能发电卫星,每颗卫星发电能力为500万千瓦,并准备在本世纪末开始建造世界上首座太空太阳能发电站。

日本在1990年试制成了世界上第一个微波送电装置,并着手设计发射动力装置,准备先在太空安装一个发电能力为500万千瓦,面积为10平方公里左右的太阳能电池板,用微波送电装置将电能输回地面接收站。如果试验成功,计划在50年内建立起宇宙太阳能电站。

美国还把目光投向了月球,准备在月球上就地取材,制造电站设备,建立起规模宏大的月球太阳能发电站。

随着“哥伦比亚”号航天飞机进入太空,人类的航天时代已经到来。航天技术的飞速发展,给人类铺设了一座通向宇宙的“金桥”。可以相信,实现彼得·格拉泽天才设想的日子不会太遥远了。

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