中國(guó)粉體網(wǎng)訊 太陽能的潛力非常大，因?yàn)樘柧拖褚粋�(gè)永不停歇的巨大的核反應(yīng)堆，源源不斷地輸送出光和熱。即使是經(jīng)過超長(zhǎng)距離和大氣層的阻擋，每秒鐘太陽送達(dá)地球的能量都相當(dāng)于500萬噸煤所創(chuàng)造的能量。
而事實(shí)上地球大氣層接收到的太陽能能量?jī)H占整個(gè)太陽輻射能量的22億分之一，因此科學(xué)家們認(rèn)為，要充分利用太陽能，最好的方式是將太陽能發(fā)電站建到太空。
太空太陽能發(fā)電站不僅能夠充分利用太陽的光和熱能，而且能夠避免地球大氣層的阻擋和光污染，從而提高發(fā)電效率。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年有1/3的時(shí)間地球接收不到太陽能，而太空太陽能發(fā)電站則可以全年不間斷地獲取太陽能，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出。
現(xiàn)如今，美國(guó)、俄羅斯、日本等國(guó)已經(jīng)開始了太空太陽能發(fā)電站的研究和開發(fā)，這將是未來全球清潔能源的解決方案之一。
目前建設(shè)空間太陽能電站首先是技術(shù)難題。
空間太陽能電站是一個(gè)巨大的工程，對(duì)于現(xiàn)有的航天器技術(shù)提出了很大挑戰(zhàn)：規(guī)模大，質(zhì)量達(dá)到萬噸以上，比目前的衛(wèi)星高出4個(gè)數(shù)量級(jí)，需要采用新材料和新型運(yùn)載技術(shù)；
面積達(dá)到數(shù)平方公里以上，比目前的衛(wèi)星高出6個(gè)數(shù)量級(jí)，需要采用特殊的結(jié)構(gòu)、空間組裝和姿態(tài)控制技術(shù)；功率大，發(fā)電功率為吉瓦，比目前的衛(wèi)星高出6個(gè)數(shù)量級(jí)，需要特別的電源管理和熱控技術(shù)；
壽命長(zhǎng)，至少達(dá)到30年以上，比目前的衛(wèi)星高出一倍以上，需要新材料和在軌維護(hù)技術(shù)；效率高，需要先進(jìn)的空間太陽能轉(zhuǎn)化技術(shù)和微波轉(zhuǎn)化傳輸技術(shù)。
其次是成本問題。有專家估算，建設(shè)一個(gè)天基太陽能發(fā)電站需要耗資3000億至10000億美元。因此，成本問題可能是制約空間太陽能電站發(fā)展的主要因素。在新概念、新技術(shù)和大規(guī)模商業(yè)化之前，收入難以補(bǔ)償整個(gè)系統(tǒng)的建造和運(yùn)行成本。
再次是環(huán)境影響。雖然空間太陽能電站功率很大，但由于微波能量傳輸距離遠(yuǎn)（36000公里），根據(jù)微波能量傳輸特性，實(shí)際接收天線的能量密度比較低。
最后是運(yùn)行問題�？臻g太陽能電站運(yùn)行中還有許多問題，其中包括需采取相應(yīng)措施對(duì)波束進(jìn)行安全控制問題、對(duì)于飛行器的影響、空間碎片可能對(duì)空間太陽能電站造成局部損害、易攻擊性、可能成為空間垃圾等。
此外，還有軌道和頻率、產(chǎn)能、發(fā)射能力等問題。
但是，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和成本的不斷下降，太空太陽能發(fā)電站的建設(shè)將成為未來可行的解決方案之一。
除了太空太陽能發(fā)電站，太陽能在地面上的利用也有很大的潛力。目前，很多國(guó)家都在積極開展太陽能光伏發(fā)電的建設(shè)和推廣。
例如，中國(guó)在“十三五”規(guī)劃中提出要加快太陽能光伏發(fā)電的建設(shè)和利用，力爭(zhēng)到2020年太陽能光伏發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到1億千瓦。
在歐洲，德國(guó)是太陽能光伏發(fā)電的先行者，其太陽能光伏發(fā)電占全球總量的1/3，太陽能發(fā)電量已經(jīng)占到德國(guó)全國(guó)發(fā)電總量的7%以上。
太陽能在地面上的利用不僅可以為地球提供清潔能源，還能為人類帶來更加美好的生活環(huán)境。
總之，隨著全球氣候變化的不斷加劇，發(fā)展新能源替代傳統(tǒng)能源已成為全球性的問題。太陽能作為一種完全環(huán)保清潔，儲(chǔ)備巨大而又穩(wěn)定輸出的能源，具有巨大的潛力，可以成為全球清潔能源的解決方案之一。
雖然建設(shè)太空太陽能發(fā)電站的成本很高，但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和成本的不斷下降，太空太陽能發(fā)電站的建設(shè)將成為未來可行的解決方案之一。
地面上太陽能的利用也有很大的潛力，在未來的發(fā)展中將發(fā)揮更加重要的作用。
逐日工程：中國(guó)的空間太陽能發(fā)電站計(jì)劃中國(guó)科學(xué)家提出了名為“逐日計(jì)劃”的太空太陽能發(fā)電站構(gòu)想。這個(gè)計(jì)劃的目標(biāo)是在太空中建立一個(gè)巨大的發(fā)電站，利用太陽能為地球提供電力。
雖然建設(shè)太空發(fā)電站面臨著諸多困難，但中國(guó)科學(xué)家們并沒有退縮，他們正在努力攻克這些挑戰(zhàn)，為人類的能源利用做出貢獻(xiàn)。
過去幾十年，太空資源一直備受關(guān)注，特別是太陽能。在70年代，美國(guó)就開始了太空能量挖掘計(jì)劃，并提出了在太空建設(shè)太陽能發(fā)電站的想法。然而，實(shí)現(xiàn)太空發(fā)電站的目標(biāo)并不容易。
首先，太空發(fā)電站需要完成復(fù)雜的光源收集、轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)热蝿?wù)，而將這樣龐大的設(shè)備送入太空也是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。
目前的航天技術(shù)無法將重達(dá)十萬噸的太空發(fā)電站一次性發(fā)射出去，因此必須將其拆分成多個(gè)部件，分多次發(fā)射和組裝，這將極大增加太空發(fā)電站的基礎(chǔ)建設(shè)成本。
其次，太空環(huán)境沒有大氣層的保護(hù)，太陽能收集和發(fā)電裝置將面臨更嚴(yán)峻的考驗(yàn)，傳統(tǒng)的太陽能收集板難以滿足長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的要求。最后，即使解決了以上兩個(gè)難題，如何將轉(zhuǎn)化的電力以最有效的方式傳輸?shù)降厍蛞彩且粋�(gè)挑戰(zhàn)。
在面臨諸多困難的情況下，美國(guó)并沒有真正實(shí)現(xiàn)他們的太空發(fā)電站計(jì)劃。
然而，中國(guó)的科學(xué)家們并沒有氣餒，他們提出了著名的“逐日計(jì)劃”，旨在在太空建立一個(gè)新的“三峽”工程，建成后的太空“三峽”發(fā)電站將產(chǎn)生比地球上任何現(xiàn)有發(fā)電站都要多的電力，可以為美國(guó)全國(guó)提供半年的電力供應(yīng)。
逐日計(jì)劃始于2013年，中國(guó)開始推動(dòng)太空太陽能發(fā)電站的研究工作。
在國(guó)家的大力支持下，2017年，中國(guó)首個(gè)空間太陽能發(fā)電站實(shí)驗(yàn)室在西安電子科技大學(xué)成立，2018年正式啟動(dòng)了空間太陽能發(fā)電站的研究項(xiàng)目。
這個(gè)項(xiàng)目擁有一個(gè)非常中國(guó)化的名字——逐日工程。
值得欣喜的是，2021年，中國(guó)已經(jīng)開始了空間太陽能發(fā)電站的測(cè)試研制工作。
這是一個(gè)令人振奮的消息，因?yàn)橹袊?guó)已經(jīng)攻克了之前美國(guó)在建設(shè)空間太陽能發(fā)電站所面臨的各種困難。
首先，龐大的空間太陽能發(fā)電站建設(shè)難題。中國(guó)擁有長(zhǎng)征系列重型火箭，不僅運(yùn)載能力足夠強(qiáng)大，而且具備成熟的載人航天技術(shù)。
其次，光源收集、轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)热蝿?wù)的解構(gòu)復(fù)中國(guó)實(shí)現(xiàn)了將太陽能轉(zhuǎn)化為微波能量并將其傳輸回地球的突破，這一技術(shù)可能在2028年進(jìn)入實(shí)踐階段。
隨著太空太陽能發(fā)電站的競(jìng)爭(zhēng)加劇，許多國(guó)家紛紛加大研發(fā)投入。
雖然日本在微波傳輸方面已取得突破，但在航空發(fā)射和太陽能轉(zhuǎn)化方面還存在短板。
英國(guó)政府計(jì)劃在2035年實(shí)現(xiàn)太空太陽能發(fā)電站的建設(shè)。
保護(hù)地球和開發(fā)清潔可再生能源是全球國(guó)家的共同使命，而太空資源開發(fā)技術(shù)的掌握將決定誰在未來擁有更多話語權(quán)。
中國(guó)在這一領(lǐng)域必定占據(jù)重要地位。中國(guó)的天宮一號(hào)和二號(hào)空間站發(fā)射以及太空站建設(shè)過程中積累了大量經(jīng)驗(yàn)，為在太空建設(shè)太陽能發(fā)電站奠定了基礎(chǔ)。
同時(shí)，西安電子科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究課題是太陽能收集技術(shù)，他們承擔(dān)了為逐日計(jì)劃空間太陽能發(fā)電站研發(fā)光板材料的任務(wù)，并通過科學(xué)合理的布局設(shè)計(jì)和建設(shè)太空太陽能發(fā)電站。
而將太空太陽能發(fā)電站產(chǎn)生的電能傳輸回地球則是最大的挑戰(zhàn)。
中國(guó)科學(xué)家在2022年6月發(fā)表的一篇論文中宣布，他們已經(jīng)突破將太陽能轉(zhuǎn)化為微波能量并傳輸回地球的技術(shù)。
通過這項(xiàng)技術(shù)，電能可以轉(zhuǎn)化為微波，然后以無線傳輸?shù)姆绞剿突氐厍颉?/p>
這項(xiàng)科技突破預(yù)計(jì)最快將在2028年進(jìn)入實(shí)踐階段，屆時(shí)全球能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生翻天覆地的變化。太空太陽能發(fā)電站的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)的焦點(diǎn)。
除了美國(guó)和中國(guó)，許多國(guó)家也加大了研發(fā)投入。日本、印度、英國(guó)等國(guó)家都在積極研究太空太陽能發(fā)電站的建設(shè)。
日本已經(jīng)在微波傳輸技術(shù)方面取得突破，并在太空太陽能發(fā)電站建設(shè)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。然而，日本在航空發(fā)射和太陽能轉(zhuǎn)化方面仍存在較大的短板。
英國(guó)政府已宣布加大對(duì)太空太陽能發(fā)電站的研發(fā)力度，并計(jì)劃在2035年實(shí)現(xiàn)其建設(shè)。
保護(hù)地球和開發(fā)清潔可再生能源已成為全球國(guó)家的共同使命，而掌握太空資源開發(fā)技術(shù)將決定未來誰擁有更多的話語權(quán)。中國(guó)在這一領(lǐng)域必定占據(jù)舉足輕重的地位。
回顧整篇文章，中國(guó)科學(xué)家在太空太陽能發(fā)電站技術(shù)方面取得了重要突破，將太陽能轉(zhuǎn)化為微波能量并將其傳輸回地球。
這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)踐階段預(yù)計(jì)在2028年開始，屆時(shí)全球能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生巨大變化。太空太陽能發(fā)電站已經(jīng)成為全球各國(guó)研發(fā)的焦點(diǎn)，許多國(guó)家都加大了投入。
日本在微波傳輸方面取得了突破，但在航空發(fā)射和太陽能轉(zhuǎn)化方面還存在短板。
英國(guó)政府也宣布加大研發(fā)力度，并計(jì)劃在2035年實(shí)現(xiàn)太空太陽能發(fā)電站的建設(shè)。
保護(hù)地球和開發(fā)清潔能源是全球共同的使命，而掌握太空資源開發(fā)技術(shù)將決定誰擁有話語權(quán)。中國(guó)在這一領(lǐng)域具有重要地位。
文章中提到的中國(guó)科學(xué)家突破將太陽能轉(zhuǎn)化為微波能量并傳輸回地球的技術(shù)令人興奮和震驚。
這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)踐階段即將到來，這將對(duì)全球能源格局產(chǎn)生革命性的影響。然而，除了技術(shù)突破外，我們還需要考慮其他因素，如安全性、可持續(xù)性和成本效益。
在太空太陽能發(fā)電站建設(shè)的過程中，我們必須確保設(shè)施的安全性，并避免對(duì)地球環(huán)境造成負(fù)面影響。
此外，我們還需要考慮太空太陽能發(fā)電站的可持續(xù)性和經(jīng)濟(jì)效益，以確保其長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)和發(fā)展。
在這個(gè)新興領(lǐng)域中，中國(guó)有著巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)。
中國(guó)已經(jīng)在太空領(lǐng)域取得了重大突破，并在天宮一號(hào)和二號(hào)空間站的建設(shè)中積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
中國(guó)的科學(xué)家和工程師在太空技術(shù)方面具有豐富的知識(shí)和專業(yè)技能。
此外，中國(guó)政府已經(jīng)制定了清晰的發(fā)展戰(zhàn)略和政策支持，為太空太陽能發(fā)電站的建設(shè)提供了良好的環(huán)境。
然而，面臨的挑戰(zhàn)也不容忽視。太空太陽能發(fā)電站的建設(shè)需要大量的資金和技術(shù)支持。
在未來，太空太陽能發(fā)電站將成為全球能源供應(yīng)的重要組成部分。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）
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