太空发电是什么？它怎么把电送到地球？

Question

如题所述

Answer 1

你好！太空发电站是指在卫星上安装庞大的太阳能电池板，将太阳能直接转化成电能，再把电能转化为微波束发回地面重新转化成电能。一个标准接收站的发电功率可达50亿瓦，相当于5个大型核电厂的发电量。当人们为地球上煤炭、石油等能源的日渐减少和消耗能源带来的全球变暖问题烦恼时，一些科学家把寻找新能源的目光投向了浩瀚太空。美联社援引美国五角大楼近期公布的研究报告指出，太空太阳能有望成为一种具有利用价值的新能源。科学家设想，通过向太空发射带有能量搜集装置的卫星，并将其搜集的能量转化为微波传送回地球，再转化为直流电，从而为人类提供“廉价、清洁、安全、可靠、可持续、可增加”的能源。太阳1小时释放的能量，可供人类使用1万至10万年，而通常太阳辐射到地球上的全部能量约为18万兆瓦，相当于每年燃烧90兆吨优质煤的热量。直接把太阳能变成电能的太阳能电站，目前发电率已经超过30％。把太阳能电池排成大面积的阵列，可以开动汽车，小型飞机，或给电视机、灯塔供电。但在地面上接收太阳能由于受到黑夜，阴天和大气层的影响，接收能力很有限。人类如何更有效地利用来自太阳的、无污染的能源呢？科学家们认为，最佳的方法是建立太空太阳能电站。在大气层以外的宇宙空间，太阳能比地面上强烈得多。在地面上，一平方米内接收到的太阳能最多不足1000瓦，在大气层以外，却可达1.4万瓦。这样，科学家们设计了一种太阳能发电卫星，它可以随时跟随太阳，接收太阳能。在35800公里高的卫星轨道上，没有空气，没有昼夜，没有四季之分，更没有阴云遮日，因此发电效率就高多啦！ 　　科学家们认为比较可行的太空输电途径就是利用微波系统。微波是一种电磁辐射，可以通过地球的大气层传输，其能量损失很小，在良好的气象条件下，通过微波将电能传输回地面，电能仅损失2％。 　　设计中的太阳能搜集转换器可大啦！它长5.5公里，宽4.4公里，上面布满了太阳能电池。一颗发电卫星可以携带两个太阳能搜集转换器。组装这样大的发电卫星可不容易。一颗发电卫星重量达1亿千克，在宇宙中组装这样一个庞然大物，必须使用航天飞机和许多高技术。估计这一计划将在21世纪成为可能。那时，它将对人类产生能源利用上的一次革命性变化，而且也会给交通、航空航天等领域带来辉煌。例如，为改善地球环境，在21世纪将会出现大量的电动汽车，通过接收束能的装置，就可在任何时刻源源不断地获得能源。束能飞机可直接利用太空发电站发出的电能，而无需再要地面对其供能。如果利用同步卫星技术建立起环球太空发电站的供电系统，甚至可使飞机永远在地球上空航行。尤其在航天活动中，更是为航天器能源供给提供了一条极佳的途径。通过束能的利用，可以减少甚至取消航天器携带的燃料，从而大大提高航天器的净载重量。 　　21世纪，人类将会获得太空发电站带来的好处。

Answer 2

建设太空太阳能发电站的设想早在1968年就有人提出，但直到最近人类才开始真正将之付诸行动。日本可谓此项目的先驱者之一，该项目预计耗资210亿美金，发电量能达到十亿瓦特，能供29.4万个家庭使用。太空中的阳光强度要比地面大5-10倍。太阳能发电技术可提供恒定而没有污染的能量，这与地面上断断续续、受云层遮盖影响较大的太阳能利用方式有很大区别，而且不会象燃料电厂那样排放污染物，也不会象核电站那样产生放射性废料。太阳能发电技术之所以能成为一项革命性技术，就在于这种技术所改变的将是能源的整体格局。 自从二十世纪六十年代以来，人类就从科学角度论证了太阳能发电技术的可行性，而从太空轨道往地面发射微波的概念也证实是可行的。例如，用一系列太阳能通讯卫星就能够夜以继日地向地面接收站发射各种频率的电磁波，以接通移动电话或把电视信号中转给天台上的碟形天线。可是，能否把从太空上发射来的太阳能转变成可以进入输电网中的电能，则还没有实例。 去年，美国和日本两国的科研人员已跨越了太阳能发电技术的一个重要门槛，他们在夏威夷两座相距90英里的海岛上，成功实现了微波级能量的无线远距传输，这个距离相当于从太空轨道传送能量到地面所要穿透的大气层厚度。 近些年来，与太阳能发电技术有关的其他多种技术也取得了重大进展。大约十年前，光电效率（即光能转换成电能的转换率）只有10%，而现在已经能达到40%。卫星技术也得到了改进，其中的全自动计算机系统以及先进的轻质建材也取得了飞跃性的进步。 被俘获的太阳能就在卫星上被转换成含有能量的电磁波，即特定波段的微波。为传送到地面，微波的理想频率应为2.45GH（千兆赫）或5.8GH，这两个波段都处于红外线与FM/AM无线电信号之间，最容易穿透大气层，但在穿越大气层过程中仍有部分能量损失，不过物理学家还不知道确切的损耗率是多少。 微波能将在空中形成一道无形的微波柱，直径大约为一英里或两三公里。地面上有依网格化排列的椭圆形天线，叫做网格天线，占地面积与微波柱相当，专门接受微波能，转换后即可送往传统的输电网。