美國(guó)工程師正在研制一種可為地球供電的衛(wèi)星，專家呼吁我國(guó)也應(yīng)加快研發(fā)步伐
目前，前美國(guó)宇航局工程師正在研制一種雞尾酒杯形衛(wèi)星，聲稱能夠在2025年滿足人類三分之一的用電需求。這并非癡人說夢(mèng)，基于在未來十年可能逐步實(shí)現(xiàn)的無線傳輸技術(shù)，這個(gè)奇思妙想完全可能變成現(xiàn)實(shí)。華南理工大學(xué)電力學(xué)院副院長(zhǎng)張波教授在采訪中表示，別說三分之一，就算能滿足地球百分之一的用電需要，對(duì)人類未來發(fā)展的影響都會(huì)是巨大的。他呼吁我國(guó)要重視這一領(lǐng)域技術(shù)的革新發(fā)展，現(xiàn)在不爭(zhēng)取分得一杯羹，未來單是付給美國(guó)的專利費(fèi)就有可能是天文數(shù)字。
打造雞尾酒杯形衛(wèi)星來為地球供電
前美國(guó)宇航局(簡(jiǎn)稱NASA)工程師約翰-曼金斯博士正在研制的這種雞尾酒杯形衛(wèi)星名為“SPS-ALPHA”(“隨機(jī)性大型相位陣列太陽能人造衛(wèi)星”的英文首字母縮寫)。它由宇航局委托曼金斯研制，旨在探索利用部署在太空中的太陽能電池板向地球傳輸能量的可能性。
SPS-ALPHA系統(tǒng)由數(shù)千個(gè)薄而彎曲的類似鏡子的組件構(gòu)成，可以移動(dòng)以便讓所能收集到的太陽能實(shí)現(xiàn)最大化。SPS-ALPHA內(nèi)安裝光伏板，將太陽能轉(zhuǎn)化成微波。微波隨后從這個(gè)“雞尾酒杯”的底部傳給地球。
曼金斯博士在接受采訪時(shí)指出，如果資金到位，SPS-ALPHA最早可在2025年發(fā)射升空。他說：“一個(gè)太陽能衛(wèi)星陣列便可以滿足人類三分之一的用電需求。”
根據(jù)曼金斯的設(shè)想，SPS-ALPHA會(huì)將收集的太陽能轉(zhuǎn)化成微波，而后傳輸給地球上的發(fā)電站，后者接收后將微波轉(zhuǎn)換成電，然后傳輸給消費(fèi)者。他指出，SPS-ALPHA的成本低于其他一些方式，例如環(huán)繞地球的單一陣列。在宇航局的網(wǎng)站上，曼金斯將這一項(xiàng)目稱之為“一種新奇的仿生方式，應(yīng)對(duì)利用太空太陽能時(shí)受到的挑戰(zhàn)”。
他說：“如果取得成功，可向地球遠(yuǎn)程傳輸10~1000兆瓦具有經(jīng)濟(jì)可承受性的電量。借助于無線能量傳輸，電量會(huì)被傳輸給地球上有著用電需求的市場(chǎng)。”
終極目標(biāo)：打造衛(wèi)星群 為整座城市供電
太空太陽能的可用量是地球上的數(shù)十億倍，向太陽要能量長(zhǎng)久以來就被視為滿足日益增長(zhǎng)的能源需求的一個(gè)解決之道。2012年，斯特萊斯克萊德大學(xué)的研究人員在太空測(cè)試一種裝置，可用于收集能量并以微波或者激光束的形式傳回地球。這項(xiàng)測(cè)試是曼金斯領(lǐng)導(dǎo)的宇航局先進(jìn)理念研究所的一項(xiàng)研究的組成部分。斯特萊斯克萊德大學(xué)扮演的角色是為這一項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)組件研發(fā)出具有革新性的解決方案。
研究人員的終極目標(biāo)是打造一個(gè)衛(wèi)星群，能夠在將來的某一天為整座城市供電。最初，這種微型衛(wèi)星并不能取代電網(wǎng)。它們的優(yōu)勢(shì)在于可以快速為災(zāi)區(qū)或者難以到達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)供電。地球上的接收器負(fù)責(zé)將接收到的微波或者激光束轉(zhuǎn)化成電。斯特萊斯克萊德大學(xué)的馬斯米利亞諾-瓦斯勒博士指出：“太空是收集太陽能的一個(gè)理想之地，擁有巨大優(yōu)勢(shì)。在太空中，你可以在一天中的任何時(shí)刻收集太陽能同時(shí)不會(huì)受到天氣條件的制約。”
專家視點(diǎn)
十年后，無線輸電或能變成現(xiàn)實(shí)
華南理工大學(xué)電力學(xué)院副院長(zhǎng)張波教授在接受本報(bào)采訪時(shí)表示，從太空向地球輸電，技術(shù)的核心是無線傳輸技術(shù)。雖然這聽起來科幻味道十足，但實(shí)際上，很有可能僅在十年以后，這項(xiàng)技術(shù)就有可能逐步變成現(xiàn)實(shí)。“早在2008年，《科學(xué)》雜志就已經(jīng)刊登了一篇由美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家寫的論文。他們已經(jīng)通過理論和實(shí)驗(yàn)證明，磁諧振可以實(shí)現(xiàn)中距離無線輸電。在無線傳輸研究領(lǐng)域，美國(guó)、日本、德國(guó)、愛爾蘭等國(guó)家都已經(jīng)有長(zhǎng)足的發(fā)展。但在我國(guó)，當(dāng)時(shí)電工學(xué)科學(xué)界的主流仍認(rèn)為這是不可能實(shí)現(xiàn)的、太過遙遠(yuǎn)的東西。然而，太陽能是公用的，不管誰占領(lǐng)了先機(jī)，因?yàn)閷＠膯栴}，后來者再發(fā)展就會(huì)有很大困難。”他說，“太陽能衛(wèi)星的報(bào)道雖然看起來是新聞，但其技術(shù)恐怕已經(jīng)研發(fā)到一定程度了。不爭(zhēng)取在競(jìng)爭(zhēng)中分得一杯羹，取得一些創(chuàng)新和專利，未來想利用時(shí)，將可能是二十年的差距，單是付給美國(guó)的專利費(fèi)就有可能是天文數(shù)字。”
張波認(rèn)為，在外太空利用衛(wèi)星平臺(tái)來發(fā)電傳輸回地球，雖然建造設(shè)備成本不菲，但在技術(shù)上并不是難題。而且，相比在地球上占用大量土地來建設(shè)電站，把電站建在外太空的做法是相當(dāng)節(jié)省成本的。無償而且強(qiáng)度更高的太陽能資源，是美國(guó)、日本等國(guó)潛心研究的動(dòng)力所在。
未來可為行駛中的汽車、飛機(jī)無線充電
出門在外，手機(jī)沒電了，到處找充電器、找插頭，這樣的尷尬如果有成熟的無線傳輸技術(shù)，就會(huì)迎刃而解。就像使用WIFI一樣，只要有店家的特殊頻率、密碼，支付少許費(fèi)用，就可以在喝咖啡、等公交或飛機(jī)時(shí)，隨時(shí)給移動(dòng)設(shè)備充電。在高速公路上，使用電能的汽車也可以邊行駛邊充電，這也是無線傳輸技術(shù)為人類未來描畫的環(huán)保節(jié)能愿景。
但目前，利用微波來進(jìn)行無線傳輸?shù)男嗜灾挥?0%左右。張波認(rèn)為，就像玻璃纖維在解決了如何高效傳輸信息這個(gè)關(guān)鍵問題后光纖成為我們生活中必不可少的技術(shù)一樣，如果關(guān)于無線傳輸?shù)慕K極理論一旦被發(fā)現(xiàn)，那么它將成為人類未來生活中不可缺少的一部分。“基于太空的太陽能利用，一旦能解決效率的問題，就有工業(yè)化的前景。在我看來，它會(huì)是我們能源利用方式的重要補(bǔ)充。”張波說，“給地球供應(yīng)1/3的電力，從能源角度來講，絕對(duì)不是問題。哪怕能提供1%不時(shí)之需的電量，都是不得了的技術(shù)革命。”
張波指出，未來，這種技術(shù)也很有可能用于軍事，而一旦用于軍事，首先掌握這種技術(shù)的國(guó)家就會(huì)占盡先機(jī)。比如，戰(zhàn)斗機(jī)在空中執(zhí)行任務(wù)，燃油耗盡就必須降落補(bǔ)充燃料，但如果能直接通過無線傳輸，從太空獲得太陽能并轉(zhuǎn)化成電能，其續(xù)航能力將大大增加。哪怕是能多飛20分鐘，也能扭轉(zhuǎn)戰(zhàn)局。航母等水上艦艇，也可以借此大大減小動(dòng)力荷載。從能源戰(zhàn)略的角度來講，我國(guó)更不應(yīng)該忽視無線傳輸?shù)难芯恳约盎谔盏奶柲芾谩?/div>
對(duì)于公眾而言，對(duì)這一技術(shù)最大的擔(dān)憂倒不是效率問題，而是安全問題。對(duì)此，張波表示：“微波對(duì)人體的健康會(huì)有一定影響。如果能在近地用磁感應(yīng)、磁諧振的方式來進(jìn)行傳輸就可以解決。磁場(chǎng)不像電場(chǎng)，對(duì)人體的危害是比較小的。比如我們地球人天生就處在南北兩極的磁場(chǎng)中間，也經(jīng)常用磁療來做治療。”
分享到：
