中國空間太陽能電站發(fā)展“四步走” 面臨巨大挑戰(zhàn)

　　你敢想嗎？太空建個(gè)發(fā)電站

　　將無比巨大的太陽能電池陣放置在地球軌道上，組成太陽能發(fā)電站，太陽能發(fā)電裝置將太陽能轉(zhuǎn)化成為電能。1968年美國科學(xué)家彼得·格拉賽(Peter Glaser)首先提出了建造空間太陽能電站的構(gòu)想，其基本思路是：將無比巨大的太陽能電池陣放置在地球軌道上，組成太陽能發(fā)電站，將取之不盡、用之不竭的太陽能轉(zhuǎn)化成數(shù)千兆瓦級(jí)的電能，然后將電能轉(zhuǎn)化成微波能，并利用微波或無線技術(shù)傳輸?shù)降厍颉?/p>

　　能量轉(zhuǎn)換裝置將電能轉(zhuǎn)換成微波或激光等形式(激光也可以直接通過太陽能轉(zhuǎn)化)，并利用天線向地面發(fā)送能束。有資料稱，從理論上說，在陽光充足的地球靜止軌道上，每平方米太陽能能產(chǎn)生1336瓦熱量，如果在地球靜止軌道上部署一條寬度為1000米的太陽能電池陣環(huán)帶，假定其轉(zhuǎn)換效率為100%，那么，它在一年中接收到的太陽輻射通量差不多等于目前地球上已知可開采石油儲(chǔ)量所包含的能量總和。

　　地面接收系統(tǒng)接收空間太陽能電站發(fā)射來的能束，再通過轉(zhuǎn)換裝置將其轉(zhuǎn)換成為電能。整個(gè)過程經(jīng)歷了太陽能-電能-微波(激光)-電能的能量轉(zhuǎn)變過程。空間太陽能電站的建造和運(yùn)行過程還需要包括大型的運(yùn)載系統(tǒng)，空間運(yùn)輸系統(tǒng)，及復(fù)雜的后勤保障系統(tǒng)。

　　我國空間太陽能電站發(fā)展“四步走”設(shè)想

　　目前，國內(nèi)空間太陽能電站研究還處于剛剛起步的階段。在中國空間技術(shù)研究院主辦的空間太陽能電站發(fā)展技術(shù)全國研討會(huì)上，與會(huì)專家提出了我國空間太陽能電站發(fā)展“路線圖”。概括起來主要分為四個(gè)發(fā)展階段：

　　第一階段：2011年-2020年

　　充分分析空間太陽能電站的應(yīng)用需求，開展空間太陽能電站系統(tǒng)方案詳細(xì)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)研究，進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證。

　　重點(diǎn)驗(yàn)證無線能量傳輸技術(shù)、高效大功率太陽能發(fā)電技術(shù)、大型結(jié)構(gòu)的展開組裝技術(shù)和高壓供配電系統(tǒng)，主要有地面大功率無線能量傳輸試驗(yàn)、地面大型結(jié)構(gòu)展開及裝配技術(shù)試驗(yàn)、地面對(duì)平流層飛艇無線能量傳輸試驗(yàn)、依托空間站的大型結(jié)構(gòu)展開及裝配技術(shù)試驗(yàn)等。

　　第二階段：2021年-2025年

　　利用我國的空間站平臺(tái)，在航天員參與下，進(jìn)行我國第一個(gè)低軌道空間太陽能電站系統(tǒng)研制，在2025年開展系統(tǒng)驗(yàn)證。重點(diǎn)驗(yàn)證大型結(jié)構(gòu)的空間展開及裝配，大型空間聚光系統(tǒng)及其控制，大功率電源管理系統(tǒng)，大型結(jié)構(gòu)的姿態(tài)控制技術(shù)，無線能量傳輸技術(shù)(激光、微波)，空間太陽能電站的運(yùn)行維護(hù)管理等。

　　第三階段：2026年-2040年

　　在低軌關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上更為可行的空間太陽能電站系統(tǒng)方案和關(guān)鍵技術(shù)，突破軌道間大功率電推進(jìn)技術(shù)，研制地球同步軌道驗(yàn)證系統(tǒng)，大約在2030年左右發(fā)射，進(jìn)行空間-地面、空間-空間無線能量傳輸，開展系統(tǒng)驗(yàn)證，為商業(yè)系統(tǒng)的研制提供重要的運(yùn)行參數(shù)。系統(tǒng)運(yùn)行壽命10年。初步考慮該系統(tǒng)在低軌進(jìn)行自主空間組裝，并利用空間站和航天員進(jìn)行部分組裝工作，并解決空間裝配中出現(xiàn)的問題，組裝測試完畢后，整體運(yùn)送到地球同步軌道。

　　第四階段：2036年-2050年

　　結(jié)合驗(yàn)證系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，結(jié)合技術(shù)發(fā)展，研制我國第一個(gè)商業(yè)化空間太陽能電站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)空間太陽能電站商業(yè)運(yùn)行，運(yùn)行壽命30年以上。

[責(zé)任編輯：吳怡]