6.向太阳要能源
目前,人类所消耗的能源绝大部分来源于一次性石化燃料,即石油、
煤炭和天然气。从长远观点看,这类能源终有一天会被消耗殆尽。随着
人口激增、工业无节制地发展,人类对能源的需求将不断增长。预计到
下世纪中期,世界能源消耗量较现在将增加两倍。如无特别重大的发现,
估计地球上可供开采的煤和石油,只能维持200~300 年。还有人估计,
地球上石油的蕴藏量为2 兆桶,从1900 年左右开始使用,如果不加以控
制,预计到2050 年石油就没有了。而且,一次性石化燃料使用量增加,
会造成越来越严重的环境污染和温室效应。眼下,人类正在急于寻找新
的再生洁净能源的开发和应用。人们早已把注意力转向太阳,向它要能
源。
在宇宙空间,利用太阳能发电的优点是能充分发挥静止轨道资源作
用。静止轨道上的航天器,每年有277 天都是全日照,仅在每年春分、
秋分前后各有45 天,航天器上的发电设施出现地球的阴影,通常称为星
食。最长星食期影响发电的时间只有75 分钟,累计起来才3 天,而且星
食期开始与结束的时间是可以预测的。这样,利用位于静止轨道上的太
阳能发电设施,除星食期外,不分昼夜,每年可以有99%以上的时间,
都能接收到太阳光的照射,比地面日照时间要大一倍多,同样面积的太
阳能利用率约为地面的5 倍。
在宇宙空间建设太阳能发电设施,还要充分利用微重力、高真空、
高洁净资源。在空间轨道上,航天器处于失重或微重力环境下,这样对
大型太阳能电池阵和太阳能收集器的构筑十分有利,可采用轻型或展开
式的结构,对太阳定向机构和控制的设计带来方便。此外,在空间真空
和高洁净环境下,也不必为太阳能转换装置加设清洗排水等机械。
在空间太阳能发电卫星方面,除考虑技术因素外,还应考虑微波传
输对生态环境的影响问题。世界无线电大会指出:对未来航天器上将太
阳能一部分转换成电能,再将电能转换成微波能,然后通过天线传输给
地球,这一技术上是可能的;但这样的大功率对电离层有无影响,对无
线电通信是否有干扰,对生态学和生物学的影响程度等问题,都需要研
究。
此外,为了配合空间太阳能发电卫星,还需进行的技术研究工作包
括:用于微波束方向控制的激光器,磁控管冷却技术,高效率光电采集
器,可采集多种波长太阳能的折叠式太阳能电池(效率高于30%),性
能稳定的空间电池,太阳动压系统,高频微波发生器,微波整流二极管
天线,可在空间展开的大型结构,等等。这是一项造福人类、造福子孙
后代的伟业。一旦突破,人类就不再会受到地球能源短缺的困扰,人类
就可以源源不断地从空间获取洁净的能源。
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