據(jù)悉,中國(guó)火箭的開(kāi)發(fā)相關(guān)人員提到中國(guó)為了在靜止軌道上建設(shè)太空光伏電站系統(tǒng),正準(zhǔn)備利用新的超重量級(jí)的火箭發(fā)射的計(jì)劃。預(yù)計(jì)2030年發(fā)射的“長(zhǎng)征9號(hào)”是中國(guó)目前正在開(kāi)發(fā)的,重量約878噸,全長(zhǎng)約57米的超重型火箭。該火箭的載重量在高度約2,000公里的地球低軌道(LEO)可載重140 ~ 150噸,投入月球轉(zhuǎn)移軌道(TLI)時(shí)可載重50 ~ 53噸。與2020年11月中國(guó)發(fā)射的月面探測(cè)器“嫦娥5號(hào)”的約8.2噸相比,可以看出其規(guī)??涨啊?br />
據(jù)長(zhǎng)征系列總設(shè)計(jì)師龍樂(lè)豪介紹,長(zhǎng)征9號(hào)將用于“太空太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)”的建設(shè)。許多人造衛(wèi)星和國(guó)際空間站(ISS)等為了得到電力而利用了太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng),但是將發(fā)電的電轉(zhuǎn)換成微波后再向地面?zhèn)鬏?,再轉(zhuǎn)換成電來(lái)利用的宇宙太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng),可以說(shuō)是“在宇宙建設(shè)的太空光伏電站”的系統(tǒng)。
在宇宙空間設(shè)置太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:
①發(fā)電量幾乎不受天氣和季節(jié)的影響;
②在太空中對(duì)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率可以提高14倍。早有科學(xué)家提出構(gòu)想,用衛(wèi)星在太空中吸收太陽(yáng)能,然后再把能量轉(zhuǎn)化為微波傳送回地球。這個(gè)宇宙太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)想是由美國(guó)的Peter Glaser在1968年提出的,近年來(lái)美國(guó)和日本等國(guó)家都在計(jì)劃建設(shè)。
中國(guó)太空光伏電站將以四步走的設(shè)想向前推進(jìn)發(fā)展,
第一步是2011年到2020年,這一階段是進(jìn)行太空電站的驗(yàn)證與設(shè)計(jì),
第二步是2021年到2025年,這一階段將建成第一個(gè)低軌道空間電站系統(tǒng),
第三步是2026年到2040年,這一階段將發(fā)射太空電站系統(tǒng)并完成組裝,
第四步是2036年到2050年,這是正式實(shí)現(xiàn)電站商業(yè)運(yùn)營(yíng)的階段,中國(guó)太空光伏電站設(shè)計(jì)使用壽命是30年。
中國(guó)2008年發(fā)布了宇宙太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)計(jì)劃,中國(guó)空間技術(shù)研究院(CAST)于2019年開(kāi)始了試驗(yàn)。據(jù)說(shuō)2022年將實(shí)施小型發(fā)電測(cè)試,2030年左右將發(fā)電量提高到兆瓦規(guī)模,在2050年之前可以實(shí)現(xiàn)吉兆瓦規(guī)模的商業(yè)太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)。
專家已經(jīng)提出了預(yù)算,建設(shè)這個(gè)太空光伏電站預(yù)計(jì)要花費(fèi)8萬(wàn)億人民幣,相當(dāng)于上百個(gè)三峽水電站的建設(shè)成本,不過(guò)以中國(guó)目前的實(shí)力,完全是有能力,也有足夠的資金去建設(shè)太空光伏電站。
太陽(yáng)能光伏發(fā)電站也被稱為空間太陽(yáng)能發(fā)電站。想要研制成功,必須要解決許多技術(shù)方面的難題。
這些難題包括:
①火箭的運(yùn)載能力,目前的我國(guó)的火箭運(yùn)載能力就像前面所說(shuō)的長(zhǎng)征9號(hào)運(yùn)載能力140噸-150噸左右,而太陽(yáng)能發(fā)電站的重量將達(dá)到10000噸左右,因此大約需要100架左右的長(zhǎng)征9號(hào)機(jī)運(yùn)載火箭;
②是如何利用微波傳送能源,雖然空間太陽(yáng)能電站功率很大,但由于微波能量傳輸距離遠(yuǎn)(36000公里),根據(jù)微波能量傳輸特性,實(shí)際接收天線的能量密度比較低。
還有就是新材料運(yùn)用,新型運(yùn)載技術(shù)的發(fā)明,特殊的結(jié)構(gòu)、空間組裝和姿態(tài)控制技術(shù)的突破,電源管理和熱控技術(shù)的發(fā)展等等。
雖然面臨重重阻礙,但我國(guó)已經(jīng)意識(shí)到,空間太陽(yáng)能光伏發(fā)電站的建設(shè)對(duì)于未來(lái)的居民擁有長(zhǎng)期穩(wěn)定的能源供給來(lái)說(shuō)意義非常重大。
原標(biāo)題:前沿|中國(guó)建設(shè)太空光伏電站的四步走設(shè)想