天基太阳能,或先于可控核聚变成为未来能源,何为天基太阳能?

每一次人类文明的跨越式进步都离不开能源的革命,是啊,能源就是文明发展的基石,那么未来能源会是什么呢?

说起未来能源,绝大多数人第一个想到的就是可控核聚变,的确,可控核聚变是一种清洁且高效的能源,理论上只需要百吨左右的氦-3就可以满足全人类一年的能源需求,当然,这是根据人类现有的能源消耗速度来计算的,一旦可控核聚变真的实现,人类文明必要进入高速发展模式,能源的消耗也会呈指数级增长。但是可控核聚变的实现可不容易,目前还有很多难关需要攻克,没有人敢断言我们距离可控核聚变的实现还有多久的时间,也许是十年,也许是百年。

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那么除了可控核聚变之外,还有没有其它的能源获取方式有望成为未来能源呢?有,那就是天基太阳能。

其实可控核聚变与太阳能在本质上是相同的,它们都是通过核聚变来获取能量,因为太阳本身就是一个时刻处于核聚变之中的恒星,我们需要做的只是把太阳通过核聚变所产生的能量收集起来。其实人类利用太阳能已经有些历史了,如果向前追溯可以追溯到300年前,不过利用太阳能发电还是从1996年才开始的,利用太阳能绝对是一个聪明之举,因为地球上所有的能量全部来源于太阳,包括水能、风能等清洁能源在内,所有的能量其实都是由太阳能转化而来的。

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既然地球上所有的能源都是由太阳能转化而来的,我们为什么不直接获取太阳能量呢?

想明白了这个问题,人类便开始直接利用收集来的太阳能量进行发电。不过传统的太阳能发电存在着很多劣势。首先,在地球表面所能够获得的太阳能量是极其有限的,大概只占到了太阳总辐射能量的20亿分之一左右,因为地球能够接收到的太阳总能量本就不多,其中又有一半被大气的反射和散射作用所阻隔,真正能够到达地表的就更是有限了,所以传统的太阳能发电需要占据的大面积的土地,可以说是在与人类争夺生存空间,这就制约了太阳能产业的发展。

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其次,太阳能的维护成本较大,适用条件苛刻。

因为低层大气中存在着很多颗粒物,在污染相对严重的地区,用不了多少时间,太阳能面板上就会糊上一层污染物,不要小看这一层灰,糊上尘土之后,太阳能发电效率至少下降一半以上,所以即便是在环境很好的地方,太阳能面板的清洁仍然是一项重要的日常维护工作。但这些问题并不是不能解决的,只需要一招,就是把太阳能板搬到天上去,成为“天基太阳能”。天基太阳能简言之就是让太阳能发电组件运行于太阳同步轨道上。太阳同步轨道位于距地表6000公里以下,在此轨道运行的卫星轨道平面能够与太阳始终保持相对固定的轨道取向。

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将太阳能板放置在太空之中,所有的问题就都迎刃而解了。

首先,那里距离太阳更近,能够接收到更多的太阳能量。其次,太空中没有大气的阻隔,太阳能量不会衰减。第三,太空是近乎于真空的,无需再担心太阳能板被尘土所覆盖,减少了维护费用。第四,太阳能板可以全天工作,不再受日夜的制约。最后,太阳能板不会再占据地面的土地。以目前的科技水平来计算,天基太阳能比传统的太阳能发电效率至少提升5倍以上。那么太阳能发电组件在太空,发出的电怎么传回来呢?目前考虑是通过微波进行传输。2015年的时候,日本科学家成功利用微波将1.8千瓦电能传送了55米,虽然距离近了点,但至少证明了这条路是可行的。

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日本之所以对天基太阳能发电如此积极,是因为日本素来都是一个能源相对紧缺的国家,所以他们急需一种新型的未来能源。

不过,想要不等于有能力要,由于日本现阶段并未掌握可重复火箭科技,所以火箭发射成本是非常高昂的,这成为了打造天基太阳能的障碍。美国在航天领域显然拥有更多的优势,但作为能源输出国,美国并没有十分紧迫的能源需求,所以在天基太阳能的研究上始终进展缓慢。至于我国,人口多,对能源的需求自然也就大,所以从2016年开始我们就已经在进行天基太阳能的研究了,并设想在2050年以前建造起自己的实验性天基太阳能发电站。

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