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太空能源:空间太阳能电站

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发布日期:2022-09-06

卫星为什么有翅膀,卫星

“妈妈,卫星为啥大多都有翅膀?”心心指着书上的卫星问道。

“那叫太阳翼,是收集太阳能的装置,卫星的能量来源。”开开抢在妈妈之前回答道。

“开开说的不错。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,不会像石油、天然气、核能一样造成污染。因此人们会在太阳辐射较强的地方架起太阳能电池板,将太阳能转换成电能。”妈妈笑着补充道。

“据说太阳能会受到大气的吸收和散射影响,那不是利用率大打折扣?”开开追问道。

“是的,除了受到大气影响,云、雨、雪等天气、季节的变化以及昼夜交替,都会影响太阳能的转化。而太空中没有空气,没有昼夜和四季,更没有阴云遮日和大气的干扰,能够接收到的太阳能比地面强烈得多,因此科学家设想建设空间太阳能电站,这样就可以提供恒定而没有污染的电能。而最理想的高度就是35800千米高的地球同步轨道上。”妈妈点头道。

“要在太空建一个庞大的发电站吗?”心心吃惊道,“科学家还真是天马行空呢!”

“其实早在1941年,科幻小说中就有空间站将太阳能传输到各个行星的描述,1968年,美国人也提出了空间太阳能系统的提案。然而,直到现在空间太阳能电站仍在研究中。我国的空间太阳能电站研究主要分地面端和卫星端两部分。2021年6月,我国首个空间太阳能电站试验基地开工建设,重点进行空间太阳能电站、无线微波传能以及空间信息网等技术的前期演示模拟与验证。此外,我国还预计在2028年发射一颗试验卫星,测试从太空到地面的无线电力传输技术。”妈妈介绍道。

“这个空间太阳能电站到底要如何发电呢?发电是为了服务于卫星吗?还是真的能给地面供电呢?”开开的问题像连珠炮。

“随着太阳能发电技术、微波转化技术以及相关的航天技术的发展进步,科学家通过聚焦技术把无线电波聚拢在一起成为一种能,叫做束射能源,简称束能。于是科学家设想在空间太阳能电站安装两个矩形电池帆板,也就是太阳能接收转换器,将太阳能转换成电能。再通过位于矩形电池帆板之间的微波辐射天线,将电能转换成微波束能,微波束能通过微波发射天线传回地面,最终地面接收站将微波束能转换成电能。”妈妈解释道。

太阳翼,太阳能

“哦,太阳能变电能,再变微波束能,回到地面后再变回电能。”开开复述着整个过程的能量转变。

“那未来的汽车是不是都是太阳能的,边开边充电,永不没电。”心心拍手笑道。

“卫星和航天器也可以不用带着大翅膀啦,可以减轻不少负重。”开开欣喜地说道。

“哈哈,没错!科学家坚信,空间太阳能电站的作用巨大,不仅仅能够服务于太空探索,加速人类探索太空的速度,也能为地面提供大规模商业化用电,解决能源危机与环境污染问题。”妈妈说道,“不过,要想在太空中建造一个质量、体积巨大,发电功率为兆瓦级,寿命在30年以上的空间太阳能电站可并不容易,不仅要解决众多技术难题,还要解决安全问题。比如地球轨道上那些飞行速度极快的太空垃圾,很大可能会对空间太阳能电站造成撞击伤害。”

“要解决的问题还很多呀。不过我相信太阳这个太空能源一定会造福全世界的!”开开对未来充满自信。


 

【知识卡】太空能源:空间太阳能电站

对比石油、天然气等能源,太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源。然而地面利用太阳能受到多因素约束,利用率较低。科学家设想在太空中建造空间太阳能电站,解决地球上的能源危机。

空间太阳能电站通过太阳能接收转换器将太阳能转化为电能,再经由微波辐射天线将电能转换成微波束能,通过微波发射天线将能量传送到地面,最终地面接收站在将微波束能转换成电能,供人类使用。

然而要想在太空中建立庞大的空间太阳能电站,不仅存在众多技术难关,还要面临众多风险。但科学家深信,空间太阳能发电站将发挥巨大作用,并不仅仅服务于太空探索,还能为地面提供大规模商业化用电。