太空電站，讓太陽隔空“來電”

龐之浩

春節(jié)期間，一則短消息引起人們的關(guān)注：日前，我國首個(gè)太空電站實(shí)驗(yàn)基地在重慶啟動建設(shè)。如果有了太空電站，許多開電動汽車回家過年的人就不用擔(dān)心中途沒有充電樁了，因?yàn)樗麄兛梢噪S時(shí)隨地進(jìn)行“隔空充電”。

太空電站，簡單地說就是把地面的太陽能發(fā)電裝置搬到太空去運(yùn)行。它在太空將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再通過無線能量傳輸方式傳輸?shù)降孛妗?/p>

太空電站由太陽能發(fā)電裝置、能量轉(zhuǎn)換和發(fā)射裝置、地面接收和轉(zhuǎn)換裝置三大部分組成。其工作程序是：先由太陽能發(fā)電裝置將太陽能轉(zhuǎn)化為電能 ，之后能量轉(zhuǎn)換和發(fā)射裝置會將電能轉(zhuǎn)換成微波或激光向地面發(fā)送，地面接收系統(tǒng)接收到空間傳輸來的波束， 再通過轉(zhuǎn)換裝置將其轉(zhuǎn)換成電能后接入電網(wǎng)。

建太空電站的技術(shù)原理現(xiàn)已沒有太大問題，但要造出這一宏大的空間系統(tǒng)，還有不少關(guān)鍵技術(shù)有待取得突破性進(jìn)展。建成太空電站的兩大核心問題，一個(gè)是如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離電能無線傳輸，另一個(gè)就是如何將重達(dá)數(shù)千甚至上萬噸的電站組件發(fā)射到地球同步軌道上去。

現(xiàn)有的太空電站構(gòu)想方案之一。

遠(yuǎn)距離電能無線傳輸可以通過能量轉(zhuǎn)換及發(fā)射裝置來實(shí)現(xiàn)。第二個(gè)問題則對新型運(yùn)載、新型材料、超大型航天器結(jié)構(gòu)及控制、在軌組裝維護(hù)等技術(shù)提出了很大的挑戰(zhàn)。因?yàn)殡娬窘M件的質(zhì)量可達(dá)千噸，長度能達(dá)千米，功率為兆瓦級，壽命需在30年以上。

目前，一些國家已經(jīng)提出不少太空電站的建設(shè)方案，它們各有千秋，對未來設(shè)計(jì)出實(shí)用的太空電站有較高的借鑒參考價(jià)值。

這些國家之所以把目光瞄向太空，是因?yàn)樘罩械奶柲芊浅３湓?。地球同步軌道太空電站所獲取的能量效率可達(dá)到地面光伏電站的35倍，且能實(shí)現(xiàn)空間向地面進(jìn)行能量的定點(diǎn)傳輸。因此，建設(shè)太空電站，可有效利用太陽能，為人類提供優(yōu)質(zhì)的、用之不竭的清潔能源。

此外，太空電站在地面偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、緊急供電、航天器供電等方面也具有重要的應(yīng)用前景。它還能減緩大氣霧霾，從而起到環(huán)境調(diào)節(jié)的作用。從目前來看，太空電站是開發(fā)地月空間經(jīng)濟(jì)圈最直接、可實(shí)現(xiàn)的方式，比開發(fā)月球氦3能源的難度要小得多。為此，我國正積極研制太空電站。

我國在太空電站總體規(guī)劃、總體概念方案和微波無線能量傳輸技術(shù)等方面已經(jīng)取得了一定的成果，同時(shí)也帶動了大型空間結(jié)構(gòu)、空間薄膜太陽能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。在無線能量傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)方面，我國同樣取得了重大進(jìn)步。

中國空間技術(shù)研究院錢學(xué)森空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)室通過對比研究，就提出了創(chuàng)新的多旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)太空電站方案。該方案得到國際頂級專家的認(rèn)同，并獲得世界太空電站設(shè)計(jì)競賽第一名。

我國在太空電站方面的研究已進(jìn)入世界前列。如能進(jìn)一步加大研發(fā)力度，我國將有望成為世界上首個(gè)建成有實(shí)用價(jià)值太空電站的國家。