主要信源:NASA 《Nghiên cứu mới cập nhật NASA về năng lượng mặt trời dựa trên không gian》2024.1.11

Lời tựa

Vào ngày 11 tháng 1 năm 2024, NASA đã công bố một báo cáo trên trang web chính thức về "NASA về sản xuất điện mặt trời dựa trên không gian", trong đó đề xuất rằng công nghệ xây dựng các nhà máy điện trong không gian là khả thi.

Dự án Nhà máy điện vũ trụ lục địa được xây dựng mười năm trước!

Tại sao Hoa Kỳ có công nghệ tiên tiến luôn đi sau đại lục một bước?

Những "mâu thuẫn" của báo cáo

Trong những năm gần đây, đại lục đã phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực hàng không, với việc phóng thành công Thần Châu 18 vào ngày 25 tháng 4, các mục tiêu không gian do đại lục đặt ra đã đạt được từng mục tiêu một, và vệ tinh Bắc Đẩu đã được nối mạng để bao phủ toàn thế giới.

Không chỉ vậy, trong năm 2014, đại lục cũng đã khởi động dự án "nhà máy điện vũ trụ", và dự án nhà máy điện Đài Chín đã đạt được rất nhiều kết quả.

Tại thời điểm này, NASA dường như không thể ngồi yên, và vào ngày 11 tháng 1 năm nay, họ đã công bố một phân tích dài 108 trang về báo cáo trên trang web chính thức của mình.

Phân tích của báo cáo này chủ yếu là báo cáo phân tích về sự phát triển bền vững của hàng không vũ trụ Mỹ trong tương lai vũ trụ, trong đó NASA ngoài việc đề cập đến "không gian đang bận rộn" hiện nay.

Ông nói rằng các tàu vũ trụ hiện tại trên quỹ đạo Trái đất rất tắc nghẽn và các mảnh vỡ không gian tiếp tục gia tăng do sự gia tăng thường xuyên các hoạt động vệ tinh quỹ đạo Trái đất thấp và kế hoạch sử dụng các chòm sao vệ tinh, tàu vũ trụ tự trị và các điểm đến không gian thương mại.

Điều này sẽ đặt ra "kế hoạch Starlink" của Musk, đó là phóng 42.000 vệ tinh quỹ đạo trái đất thấp, đây chắc chắn là lý do chính cho sự tắc nghẽn của tàu vũ trụ.

Ngoài ra, một phân tích khả thi đã được Hoa Kỳ tiến hành về việc xây dựng một nhà máy điện trong không gian, và người ta đã phân tích rằng về mặt kỹ thuật có thể nhận ra một nhà máy điện không gian.

Ngoài ra, chúng tôi rất coi trọng kế hoạch nhà máy điện vũ trụ, và hy vọng sẽ thu hút sự chú ý của chính phủ Hoa Kỳ và tiến hành dự án và nghiên cứu về nhà máy điện vũ trụ của Hoa Kỳ càng sớm càng tốt.

Ông cũng nói rằng nếu chính phủ Mỹ có thể thành lập một nhóm dự án để tiến hành nghiên cứu trong tương lai gần, thì Mỹ có khả năng hiện thực hóa việc xây dựng một nhà máy điện không gian của Mỹ trong vòng 20 năm.

Tuy nhiên, có một điểm rất mâu thuẫn trong báo cáo, ngoài việc đề xuất rằng các nhà máy điện vũ trụ là tốt và sẽ cho phép Hoa Kỳ đạt được sự phát triển bền vững trong lĩnh vực năng lượng vũ trụ, mà còn nói rằng chi phí xây dựng hiện tại của các nhà máy điện vũ trụ cao gấp 12 đến 80 lần so với chi phí của các nhà máy điện thông thường trên mặt đất.

Điều này là chắc chắn, sau tất cả, chi phí phóng rất nhiều thiết bị vào không gian chắc chắn sẽ rất tốn kém, nhưng nếu nó có thể hỗ trợ sự phát triển trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, chi phí phóng của nhiều vệ tinh và tàu vũ trụ chắc chắn sẽ giảm trong tương lai.

Do đó, đây là câu hỏi liệu chính phủ Mỹ có sẵn sàng đầu tư càng sớm càng tốt hay không, trên thực tế, đó không chỉ là báo cáo mâu thuẫn, mà cả thông tin trên trang web chính thức của NASA đôi khi gửi "mâu thuẫn".

Vào tháng Giêng năm nay, NASA cũng đã công bố một "báo cáo của NASA về sự bi quan về năng lượng mặt trời dựa trên không gian", một lúc bi quan và đột nhiên khả thi vào thời điểm khác.

Tuy nhiên, cũng có lý, bi quan là do mức đầu tư ban đầu quá lớn, quá bi quan, tính khả thi của phương án báo cáo là tính khả thi của phương án, và dường như không có vấn đề gì với câu hỏi này.

Vì vậy, chính xác thì một nhà máy điện không gian là gì?

Nhà máy điện không gian

Ý tưởng sớm nhất về một nhà máy điện không gian được đề xuất vào năm 1920 bởi Tsiolkovsky, cha đẻ của tên lửa Liên Xô, người muốn phóng một nhà máy điện khổng lồ vào không gian.

Ý tưởng này đã được hồi sinh trong cuốn sách Lý do năm 1941 của nhà văn khoa học viễn tưởng người Mỹ gốc Do Thái gốc Nga Isaac Asimov, người đã đề xuất truyền dẫn không dây qua lò vi sóng để truyền điện qua khoảng cách xa.

Có cảm giác như chi phí của nhà văn này có vẻ hơi phức tạp.

Mặc dù ý tưởng này lần đầu tiên được đề xuất bởi người Nga, các nhà khoa học Mỹ cũng được truyền cảm hứng rất nhiều, và sau khi hiểu được nguyên lý của các nhà máy điện không gian, họ tin rằng thực sự có thể sử dụng lò vi sóng hoặc thiết bị laser công suất cao để truyền năng lượng.

Vì vậy, trong Chiến tranh Lạnh với Liên Xô, Hoa Kỳ bắt đầu nghiên cứu về "các nhà máy điện không gian", và NASA và Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cùng công bố các công nghệ này.

Ngoài ra, một dự án có tên là "Hệ thống điểm chuẩn năm 1979" đã được giới thiệu và mục tiêu của dự án này rất tham vọng, đặc biệt là trong cuộc chạy đua không gian, và không ai muốn thua người kia.

Kế hoạch của Mỹ là đáp ứng nhu cầu năng lượng của Mỹ bằng cách gửi một lượng lớn các tấm pin mặt trời và bộ phát vi sóng vào không gian, sau đó hình thành hơn 60 siêu trạm năng lượng 5 tỷ watt trong không gian.

Tuy nhiên, một ý tưởng là một ý tưởng, và một kế hoạch là một kế hoạch.

Do đầu tư rất lớn và những khó khăn kỹ thuật của các yêu cầu, kế hoạch này đã không thành hiện thực, nhưng Hoa Kỳ dường như không từ bỏ, và NASA đã tiếp tục nghiên cứu tính khả thi của các nhà máy điện vũ trụ.

Tuy nhiên, như mọi người đều biết, mặc dù Hoa Kỳ lần đầu tiên đưa ra ý tưởng này, Hoa Kỳ đã không đạt được tiến bộ trong các nhà máy điện không gian.

Lý do nhiều hơn, có thể là kế hoạch của chính phủ Mỹ cho nhà máy điện không gian này là "một khoản đầu tư lớn trong giai đoạn đầu, và nó sẽ không chắc chắn trong giai đoạn sau", và nó có thể không thể đạt được mục tiêu, vì vậy tiến độ chậm.

Tuy nhiên, khi tài nguyên của trái đất ngày càng ít đi, nhiều quốc gia đang phải đối mặt với một số cuộc khủng hoảng năng lượng nhất định, đặc biệt là dưới sự bùng nổ của nhiều cuộc khủng hoảng dầu mỏ, con người cũng đang khám phá các khả năng năng lượng khác.

Do đó, nhà máy điện vũ trụ là một lợi thế và cũng được phản xạ, bởi vì các tấm pin mặt trời được triển khai trong không gian, và chúng chưa bị cô lập bởi tầng ozone, do đó hiệu quả của việc phát điện mặt trời không gian cũng sẽ tốt hơn.

Do đó, nhiều quốc gia đã bắt đầu nghiên cứu các nhà máy điện vũ trụ, đặc biệt là Trung Quốc, Nga, Nhật Bản và châu Âu.

Đặc biệt là ở Nhật Bản, vì diện tích đất nhỏ, tổn thất năng lượng lớn và sản xuất điện hạt nhân nên họ không giỏi sản xuất điện hạt nhân, vì vậy việc nghiên cứu về các nhà máy điện vũ trụ cũng đang tiến triển nhanh chóng, suy cho cùng, tài nguyên quỹ đạo đều là các quốc gia, đến trước, phục vụ trước.

Hoa Kỳ cũng chỉ ra trong báo cáo rằng nhà máy điện vũ trụ phải đối mặt với các vấn đề về chi phí, và khoản đầu tư trả trước cũng rất lớn, đòi hỏi nhiều lần phóng và triển khai thường xuyên.

Vì vậy, có cần thiết phải xây dựng một nhà máy điện không gian?

Vai trò của các nhà máy điện không gian

Tất nhiên nó là cần thiết.

Mặc dù nó có thể không thay đổi nhiều về các nguồn năng lượng hiện tại của Hoa Kỳ, nhưng xét cho cùng, Hoa Kỳ đã đạt được tiến bộ nhanh chóng trong thăm dò và công nghệ dầu đá phiến do lợi thế địa lý của nó, và đã thoát khỏi tình trạng tiến thoái lưỡng nan về năng lượng hiện tại.

Hơn nữa, theo báo cáo do Hoa Kỳ công bố, chi phí phát điện của nhà máy điện vũ trụ Mỹ gấp 12 đến 80 lần so với nhà máy điện thông thường ở Hoa Kỳ.

Nhưng các quốc gia khác không nghĩ như vậy, đặc biệt là Nhật Bản, quốc gia đang thúc đẩy nghiên cứu về các nhà máy điện không gian và muốn giải quyết các vấn đề năng lượng của Nhật Bản càng sớm càng tốt.

Chính phủ Nhật Bản và các viện nghiên cứu doanh nghiệp Nhật Bản đã lên kế hoạch xây dựng một nhà máy điện mặt trời không gian trong không gian, cách bề mặt trái đất 36.000 km và nhà máy điện này có thể tạo ra một tỷ watt, đáp ứng mức tiêu thụ điện của 300.000 hộ gia đình ở Nhật Bản.

Tuy nhiên, nó chắc chắn sẽ đòi hỏi đầu tư dài hạn và các vấn đề kỹ thuật, vì vậy mặc dù các quốc gia đang làm việc trên khía cạnh này, nó sẽ mất thời gian.

Trên thực tế, sau khi việc xây dựng nhà máy điện vũ trụ hoàn thành, ngoài việc truyền năng lượng trở lại trái đất thông qua lò vi sóng hoặc laser, quan trọng hơn, nó cũng sẽ được cải thiện rất nhiều trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.

Đây là lý do tại sao NASA đã đưa các dự án năng lượng như "nhà máy điện không gian" vào chiến lược phát triển không gian bền vững của Mỹ.

Bởi NASA tin rằng các trạm điện vũ trụ đang là xu hướng, và chúng cũng là "trạm năng lượng" của con người trong không gian trong tương lai, mặc dù chi phí xây dựng ban đầu cao, nhưng tàu vũ trụ và vệ tinh của NASA sẽ giảm được nhiều chi phí năng lượng hơn trong giai đoạn sau.

Và các nhà máy điện không gian có thể cung cấp nhiều năng lượng hơn, để Hoa Kỳ có thể làm được nhiều hơn trong không gian, và trong truyền thông không gian sâu, thám hiểm không gian sâu, có thể nhận được sự hỗ trợ năng lượng khổng lồ.

Do đó, việc xây dựng các nhà máy điện vũ trụ là rất cần thiết cho các cường quốc không gian, xét cho cùng, năng lượng do tàu vũ trụ và vệ tinh của chính họ mang theo bị hạn chế, chỉ có thể đáp ứng nhu cầu của "kỷ nguyên thám hiểm không gian".

Là một cường quốc vũ trụ, không còn nghi ngờ gì về sự phát triển của đại lục trong lĩnh vực hàng không vũ trụ trong những năm gần đây, và "sản xuất điện" vẫn là điểm mạnh của lục địa, vì vậy nó cũng đã tiến hành nghiên cứu về các nhà máy điện vũ trụ càng sớm càng tốt.

Vậy, nhà máy điện vũ trụ hiện tại của lục địa này đang tiến triển như thế nào?

Dự án từng ngày

Đại lục bắt đầu tương đối muộn, nhưng nghiên cứu về nó đã không bị gián đoạn trong giai đoạn này.

Do đó, "dự án năng lượng vũ trụ" lục địa được tạo thành từ

Nhóm nghiên cứu đầu tiên công bố kế hoạch thiết kế, và sau khi xác định tính khả thi của kế hoạch, Continental ngay lập tức thành lập một nhóm.

Năm 2014, dự án phát điện vũ trụ được liệt kê là dự án nghiên cứu khoa học quốc gia lớn của 16 bộ phận của đất liền, trong đó có Bộ Khoa học và Công nghệ, vì vậy nhà máy điện vũ trụ đại lục đã phát triển nhanh chóng.

Do đó, sau khi đại lục quyết định kế hoạch, nó bắt đầu thực hiện kế hoạch nhà máy điện vũ trụ, và kế hoạch nhà máy điện vũ trụ trên đất liền được đặt một cái tên vang dội là "dự án từng ngày".

Như tên cho thấy, các tấm pin mặt trời được sử dụng để thu được năng lượng không giới hạn từ mặt trời, sau đó được truyền trở lại Trái đất và được sử dụng trong lĩnh vực không gian.

Kế hoạch của đại lục luôn rất ổn định, giống như "chuyến bay không gian có người lái" của đại lục, và nó chắc chắn sẽ được thực hiện từng bước và theo kế hoạch đã định trước.

Do đó, dự án nhà máy điện vũ trụ đại lục được chia thành "ba bước nhỏ và hai bước lớn", ba bước nhỏ là tiến hành xác minh thử nghiệm hiệu quả các dự án liên quan trước, sau đó hai bước lớn là tiến nhanh và sau đó thực hiện.

Sau nhiều năm nghiên cứu kỹ thuật, năm 2019, việc xây dựng nhà máy điện mặt trời đầu tiên ở Trùng Khánh đã được khởi công và năm 2022, đại lục đã chấp nhận "hệ thống mặt đất trạm điện mặt trời không gian liên kết đầy đủ và đầy đủ hệ thống đầu tiên trên thế giới".

Điều này cũng chứng tỏ chiến lược của đại lục đã vững vàng và ổn định, hiện nay, đại lục không chỉ hoàn thiện hệ thống liên kết toàn diện, mà còn đạt được nhiều thành tựu về công nghệ năng lượng.

Đặc biệt, các công nghệ chính cho các nhà máy điện không gian, chẳng hạn như cấu trúc triển khai màng mỏng quy mô lớn, truyền tải điện không giới hạn hiệu quả cao trên một khoảng cách dài và điều khiển hướng dầm.

Chính vì đại lục và một số quốc gia khác đang dần đột phá các nhà máy điện vũ trụ nên cơ quan vũ trụ Mỹ cảm nhận được khủng hoảng, vì vậy họ có kế hoạch xây dựng một nhà máy điện vũ trụ càng sớm càng tốt.

lời bạt

Mặc dù Hoa Kỳ đã đi đầu trong việc đề xuất kế hoạch xây dựng một "nhà máy điện không gian", vì nhiều lý do, nó không thể tạo ra bước đột phá trong công nghệ nhà máy điện vũ trụ của riêng mình, vì vậy cơ quan vũ trụ Hoa Kỳ đã vội vàng công bố báo cáo, và cũng hy vọng rằng chính phủ Hoa Kỳ sẽ phê duyệt dự án càng sớm càng tốt.

Hơn nữa, trạm điện vũ trụ không cần xem xét thời gian ánh sáng, chỉ cần điều chỉnh thì công suất cung cấp điện của trạm điện vũ trụ cũng sẽ rất mạnh.

Tài nguyên:

"Xin chúc mừng!" của Đại học Tây Điến! Báo cáo tiến độ nghiên cứu khoa học "Dự án hàng ngày" đã được chọn vào "Mười tin tức tiến bộ khoa học và công nghệ hàng đầu của Trung Quốc năm 2023" 2024.1.11

Báo cáo tiến độ nghiên cứu khoa học "Dự án hàng ngày" của China Daily đã được chọn vào "Mười tin tức tiến bộ khoa học và công nghệ hàng đầu ở Trung Quốc năm 2023", ngày 15 tháng 6 năm 2022

NASA《Nghiên cứu mới cập nhật NASA về năng lượng mặt trời dựa trên không gian》2024.1.11