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2024年1月,美國釋出太空發電站可行性報告,中國:十年前已開建

2024-04-29科技

主要信源:NASA 【New Study Updates NASA on Space-Based Solar Power】2024.1.11

前言

2024年1月11日,美國國家航空暨太空總署在官網,釋出了一份關於 「美國國家航空暨太空總署關於天基太陽能發電」的報告 ,報告中提出在 太空建設發電站的技術是可行的。

而中國太空發電站計畫,在十年前就已開建!

為何科技發達的美國總是慢中國一步?

報告的「自相矛盾」

近些年來,中國在航空領域發展迅速,隨著4月25日神舟十八號的成功發射, 中國定下的航天目標逐一實作, 並且還將北鬥衛星完成組網,訊號覆蓋全球。

不僅如此,中國在2014年還啟動了關於「太空發電站」立項,並且太能發電站計畫上收獲了不少成果。

這時候,美國國家航空暨太空總署(NASA)似乎有點坐不住了, 在今年的1月11日在官網上釋出了一份長達108頁的報告分析。

這份報告分析主要,針對美國航天在未來太空永續性發展的分析報告,其中NASA除了提 出目前的「太空很繁忙」。

表示,目前由於人類頻繁增加近地軌域衛星活動以及使用衛星星座、自主航天器和商業太空目的地的計劃, 導致目前的在地球軌域中的航天器十分擁擠,太空碎片也持續增加。

這應該問一問馬斯克的「星鏈計劃」,這可是要發射42000顆近地軌域衛星, 絕對是導致太空航天器擁擠的主要原因。

不僅如此,還提出了針對美國在太空中建設發電站上進行了可行性分析,分析出目前在技術上是能夠實作太空發電站的。

並且針對太空發電站計劃十分重視,希望能夠引起美國政府的註意, 盡早對美國太空發電站的進行立項和調研。

並且表示如果美國政府,能夠在近期成立計畫組進行研究, 那麽美國有能力在20年內實作美國太空發電站的建設。

但是報告中有一個非常矛盾的點,除了提出了太空發電站很好,將會讓美國在太空能源領域獲得永續性的發展, 但是又表示目前太空發電站的建設成本要比地面普通發電站成本,在12倍到80倍。

這是肯定啊,畢竟要將不少裝置發射到太空,成本肯定會很貴,但是如果能夠支持在航天領域發展,後續肯定會減少更多的衛星和航天器的發射成本。

因此,這就是美國政府願不願意盡早投資的問題了,其實矛盾的不只是報告 ,還有NASA官網的有時候發出資訊「自相矛盾」。

今年一月份,美國國家航空暨太空總署還釋出了一份 「美國國家航空暨太空總署報告對天基太陽能持悲觀態度」, 一會悲觀,一會突然就可行了。

不過,也能說得通,悲觀是因為前期投入資金太大,所以悲觀,報告方案可行性是方案可行性,該題要提,似乎也沒啥問題。

那麽,太空發電站到底是啥?

太空發電站

關於太空發電站最早的構想是,蘇聯火箭之父齊奧爾科夫斯基在1920年提出的,他的想法是 向太空中發射巨型太能發電站。

這個構想在俄羅斯猶太裔美國科幻小說 作家,艾薩克·阿西莫夫在1941年著作的【理性】被再次提出, 他提出是透過微波實作無線傳輸,實作遠距離傳輸電力。

感覺這個作家的成本似乎有一點復雜。

雖然最先都是俄羅斯人提出構想,但是美國科學家也是大受啟發,在了解太空發電站的原理後,認為確實可以使用微波或者大功率的雷射裝置來進行能量的傳輸。

於是在和蘇聯冷戰期間,美國就開始針對了「太空發電站」的研究,並且還是NASA和美國能源部,一起公布了這些技術。

還給這個宏大的計劃,推出了一個叫做 「1979基準系統」 ,這個計劃的目標十分宏大,尤其還是 在太空競賽期間,誰都不想輸給對方。

美國這個計劃,是想透過向太空發射巨量的太陽能電池板和微波發射器,然後 在太空中組成超過60個50億瓦的超級發電站,以此來滿足美國能源的需求。

不過, 構想是構想,計劃是計劃。

由於投資巨大,並且要求技術難度還存在一些問題,因此這個計劃並沒有實作,但是美國似乎也沒放棄,美國NASA也一直在對太空發電站可行性進行持續研究。

但是,殊不知的,雖然是這種構想是美國先提出的,但是 美國卻沒有在太空發電站得到進展。

更多的原因,可能還是美國政府絕對這個太空發電站的計劃「前期投入大,後期會被不確定」,而且還未必能夠實作目標,於是進展緩慢。

但是,隨著地球的資源越來越少, 很多國家都面臨了一定的能源危機, 尤其是多次石油危機爆發下,人類也在探索其他能源可能性。

因此,太空發電站是優勢也體現了出來, 因為是在太空中部署太陽能板,並且還不會受到臭氧層的隔離,因此太空太陽能發電效率也會更好。

所以,很多國家都開始針對太空發電站進行了研究,尤其 是中國,俄羅斯,日本,歐洲 這些國家,早早的就行了立項。

尤其是日本,因為國土面積小,能源流失大,核能發電他們還搞不好,因此針對太空發電站研究進展也很快, 畢竟軌域資源是所有國家的,先到先得。

美國也在報告裏提出這個太空發電站面臨成本問題,並且在前期投入也非常大, 需要多次頻繁進行發射和部署。

那麽,建設太空發電站有必要嗎?

太空發電站的作用

當然是有必要的。

雖然可能對於目前美國目前能源不會太多改變,畢竟美國由於地理優勢, 在頁巖油開采和技術上突飛猛進,走出了目前的能源困局。

而且根據美國釋出報告中顯示美國太空發電站的發電成本,是美國普通發電站成本的12倍到80倍,雖然目前美國也有一定的電力危機,但是美國政府絕對不劃算。

但是其他國家並不這麽想,尤其是 日本一直在推進太空發電站的研究,想要早點解決日本能源問題。

日本政府和日本企業研究機構,已經計劃在距離地球表面3.6萬公裏的太空上,建設一個太空太陽能發電站,並且這個發電站的發電量可以達到十億瓦, 將會滿足日本三十萬個家庭用電。

不過,真正實作起來,肯定需要長期投入,並且依然也會面臨技術性問題, 所以各國雖然都在針對這方面的研究,但是需要時間。

其實太空發電站建設完成後,除了可以透過微波或者雷射將能量傳輸回地球, 更重要是在航天領域也會獲得巨大的提升。

這也是為什麽美國航天局把「太空發電站」這種關於能源計畫提到了美國太空永續發展的戰略裏。

因為美國國家航空暨太空總署認為, 太空發電站是趨勢,也是未來人類在太空的「能源站」, 雖然早期的建設成本高,但是後期美國航天局的 航天器、衛星將會在能源上減少更多的成本。

並且太空發電站能夠提供更多電力,這樣美國就可以在太空做更多事情,並且 在深空通訊、深空探索,都能獲得巨大的能源支持。

因此,太空發電站的建設對於航天大國是非常有必要的,畢竟自身航天器和衛星自身攜帶的能源功率有限, 只能滿足在「太空探索時代」的需求。

而中國作為航天大國,近年來在航天領域的發展毋庸置疑, 並且「發電」還是中國強項,因此也早早針對太空發電站進行了研究。

那麽,中國目前太空發電站進展如何?

逐日工程

中國相對而言起步較晚,但期間一直沒有中斷對它的研究。

因此中國 「太空發電計畫」是由

的團隊先發表了設計方案 ,確定好方案的可行性後,中國立刻組建團隊。

太空發電計畫在2014年,就被中國 國家科技部等16個部位列入了國家重大科研計畫,於是中國太空發電站獲得了迅速發展。

因此,在中國在確定好方案好,就開始對太空發電站計劃的進行了實施,並且將中國的太空發電站計劃, 起了一個響亮的名字「逐日工程」。

顧名思義,就是透過太陽能板進行「逐日」,從而獲取來自太陽的無限能源, 之後再將這些電力傳輸回地球以及套用在航天領域上。

中國的計劃向來很穩,就向是中國的「載人航天」一樣,一步一個腳印,按照預定計劃,就一定可以實作。

因此中國太空發電站計畫,整體分為 「三小步兩大步」, 三小步就是先對相關計畫進行有效的實驗驗證,之後兩大步就是迅速邁進,然後實作。

經過多年的技術研究,中國2019年,第一個太陽能電站在重慶啟動建設,並且在2022年時,中國就驗收了 「世界第一個全鏈路全系統的空間太陽能電站地面系統」。

這也證明中國策略一直是穩紮穩打,目前中國不僅完成全鏈路系統, 而且在能源技術也取得很多成果。

尤其是在太空發電站的關鍵技術上,例如 大尺度薄膜展開結構、遠距離高效無限功率傳輸和波束的方向控制。

正是因為中國和一些其他國家在太空發電站逐漸突破,美國航天局感覺到了危機, 因此才有才會有了盡快建設太空發電站的計劃。

結語

雖然美國率先提出「太空發電站」構建計劃,但是因為各種原因導致自己在太空發電站技術無法突破,因此美國航天局才如此著急釋出報告,也是希望美國政府盡快立項。

而且太空發電站也不需要考慮光照時間,只要做好調整,太空發電站的供電能力也會非常強大。

參考資料:

西安電子科技大學【祝賀!「逐日工程」科研進展報道入選「2023年中國十大科技進展新聞」】2024.1.11

中國日報網 【祝賀!「逐日工程」科研進展報道入選「2023年中國十大科技進展新聞」】2022.6.15

NASA【New Study Updates NASA on Space-Based Solar Power】2024.1.11