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2024年1月,美国发布太空发电站可行性报告,中国:十年前已开建

作者:沧海阅铭
2024年1月,美国发布太空发电站可行性报告,中国:十年前已开建
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,美国宇航局在官网,发布了一份关于“美国宇航局关于天基太阳能发电”的报告,报告中提出在太空建设发电站的技术是可行的。

而大陆太空发电站项目,在十年前就已开建!

为何科技发达的美国总是慢大陆一步?

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报告的“自相矛盾”

近些年来,大陆在航空领域发展迅速,随着4月25日神舟十八号的成功发射,大陆定下的航天目标逐一实现,并且还将北斗卫星完成组网,信号覆盖全球。

不仅如此,大陆在2014年还启动了关于“太空发电站”立项,并且太能发电站项目上收获了不少成果。

这时候,美国宇航局(NASA)似乎有点坐不住了,在今年的1月11日在官网上发布了一份长达108页的报告分析。

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这份报告分析主要,针对美国航天在未来太空可持续性发展的分析报告,其中NASA除了提出目前的“太空很繁忙”。

表示,目前由于人类频繁增加近地轨道卫星活动以及使用卫星星座、自主航天器和商业太空目的地的计划,导致目前的在地球轨道中的航天器十分拥挤,太空碎片也持续增加。

这应该问一问马斯克的“星链计划”,这可是要发射42000颗近地轨道卫星,绝对是导致太空航天器拥挤的主要原因。

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不仅如此,还提出了针对美国在太空中建设发电站上进行了可行性分析,分析出目前在技术上是能够实现太空发电站的。

并且针对太空发电站计划十分重视,希望能够引起美国政府的注意,尽早对美国太空发电站的进行立项和调研。

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并且表示如果美国政府,能够在近期成立项目组进行研究,那么美国有能力在20年内实现美国太空发电站的建设。

但是报告中有一个非常矛盾的点,除了提出了太空发电站很好,将会让美国在太空能源领域获得可持续性的发展,但是又表示目前太空发电站的建设成本要比地面普通发电站成本,在12倍到80倍。

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这是肯定啊,毕竟要将不少设备发射到太空,成本肯定会很贵,但是如果能够支持在航天领域发展,后续肯定会减少更多的卫星和航天器的发射成本。

因此,这就是美国政府愿不愿意尽早投资的问题了,其实矛盾的不只是报告,还有NASA官网的有时候发出信息“自相矛盾”。

今年一月份,美国宇航局还发布了一份“美国宇航局报告对天基太阳能持悲观态度”,一会悲观,一会突然就可行了。

不过,也能说得通,悲观是因为前期投入资金太大,所以悲观,报告方案可行性是方案可行性,该题要提,似乎也没啥问题。

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那么,太空发电站到底是啥?

太空发电站

关于太空发电站最早的构想是,苏联火箭之父齐奥尔科夫斯基在1920年提出的,他的想法是向太空中发射巨型太能发电站。

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这个构想在俄罗斯犹太裔美国科幻小说作家,艾萨克·阿西莫夫在1941年著作的《理性》被再次提出,他提出是通过微波实现无线传输,实现远距离传输电力。

感觉这个作家的成本似乎有一点复杂。

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虽然最先都是俄罗斯人提出构想,但是美国科学家也是大受启发,在了解太空发电站的原理后,认为确实可以使用微波或者大功率的激光设备来进行能量的传输。

于是在和苏联冷战期间,美国就开始针对了“太空发电站”的研究,并且还是NASA和美国能源部,一起公布了这些技术。

还给这个宏大的计划,推出了一个叫做“1979基准系统”,这个计划的目标十分宏大,尤其还是在太空竞赛期间,谁都不想输给对方。

美国这个计划,是想通过向太空发射巨量的太阳能电池板和微波发射器,然后在太空中组成超过60个50亿瓦的超级发电站,以此来满足美国能源的需求。

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不过,构想是构想,计划是计划。

由于投资巨大,并且要求技术难度还存在一些问题,因此这个计划并没有实现,但是美国似乎也没放弃,美国NASA也一直在对太空发电站可行性进行持续研究。

但是,殊不知的,虽然是这种构想是美国先提出的,但是美国却没有在太空发电站得到进展。

更多的原因,可能还是美国政府绝对这个太空发电站的计划“前期投入大,后期会被不确定”,而且还未必能够实现目标,于是进展缓慢。

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但是,随着地球的资源越来越少,很多国家都面临了一定的能源危机,尤其是多次石油危机爆发下,人类也在探索其他能源可能性。

因此,太空发电站是优势也体现了出来,因为是在太空中部署太阳能板,并且还不会受到臭氧层的隔离,因此太空太阳能发电效率也会更好。

所以,很多国家都开始针对太空发电站进行了研究,尤其是中国,俄罗斯,日本,欧洲这些国家,早早的就行了立项。

尤其是日本,因为国土面积小,能源流失大,核能发电他们还搞不好,因此针对太空发电站研究进展也很快,毕竟轨道资源是所有国家的,先到先得。

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美国也在报告里提出这个太空发电站面临成本问题,并且在前期投入也非常大,需要多次频繁进行发射和部署。

那么,建设太空发电站有必要吗?

太空发电站的作用

当然是有必要的。

虽然可能对于目前美国目前能源不会太多改变,毕竟美国由于地理优势,在页岩油开采和技术上突飞猛进,走出了目前的能源困局。

而且根据美国发布报告中显示美国太空发电站的发电成本,是美国普通发电站成本的12倍到80倍,虽然目前美国也有一定的电力危机,但是美国政府绝对不划算。

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但是其他国家并不这么想,尤其是日本一直在推进太空发电站的研究,想要早点解决日本能源问题。

日本政府和日本企业研究机构,已经计划在距离地球表面3.6万公里的太空上,建设一个太空太阳能发电站,并且这个发电站的发电量可以达到十亿瓦,将会满足日本三十万个家庭用电。

不过,真正实现起来,肯定需要长期投入,并且依然也会面临技术性问题,所以各国虽然都在针对这方面的研究,但是需要时间。

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其实太空发电站建设完成后,除了可以通过微波或者激光将能量传输回地球,更重要是在航天领域也会获得巨大的提升。

这也是为什么美国航天局把“太空发电站”这种关于能源项目提到了美国太空可持续发展的战略里。

因为美国宇航局认为,太空发电站是趋势,也是未来人类在太空的“能源站”,虽然早期的建设成本高,但是后期美国航天局的航天器、卫星将会在能源上减少更多的成本。

并且太空发电站能够提供更多电力,这样美国就可以在太空做更多事情,并且在深空通信、深空探索,都能获得巨大的能源支持。

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因此,太空发电站的建设对于航天大国是非常有必要的,毕竟自身航天器和卫星自身携带的能源功率有限,只能满足在“太空探索时代”的需求。

而大陆作为航天大国,近年来在航天领域的发展毋庸置疑,并且“发电”还是大陆强项,因此也早早针对太空发电站进行了研究。

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那么,大陆目前太空发电站进展如何?

逐日工程

大陆相对而言起步较晚,但期间一直没有中断对它的研究。

因此大陆“太空发电项目”是由

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的团队先发表了设计方案,确定好方案的可行性后,大陆立刻组建团队。

太空发电项目在2014年,就被大陆国家科技部等16个部位列入了国家重大科研项目,于是大陆太空发电站获得了迅速发展。

因此,在大陆在确定好方案好,就开始对太空发电站计划的进行了实施,并且将大陆的太空发电站计划,起了一个响亮的名字“逐日工程”。

顾名思义,就是通过太阳能板进行“逐日”,从而获取来自太阳的无限能源,之后再将这些电力传输回地球以及应用在航天领域上。

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大陆的计划向来很稳,就向是大陆的“载人航天”一样,一步一个脚印,按照预定计划,就一定可以实现。

因此大陆太空发电站项目,整体分为“三小步两大步”,三小步就是先对相关项目进行有效的实验验证,之后两大步就是迅速迈进,然后实现。

经过多年的技术研究,大陆2019年,第一个太阳能电站在重庆启动建设,并且在2022年时,大陆就验收了“世界首个全链路全系统的空间太阳能电站地面系统”。

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这也证明大陆策略一直是稳扎稳打,目前大陆不仅完成全链路系统,而且在能源技术也取得很多成果。

尤其是在太空发电站的关键技术上,例如大尺度薄膜展开结构、远距离高效无限功率传输和波束的方向控制。

正是因为大陆和一些其他国家在太空发电站逐渐突破,美国航天局感觉到了危机,因此才有才会有了尽快建设太空发电站的计划。

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结语

虽然美国率先提出“太空发电站”构建计划,但是因为各种原因导致自己在太空发电站技术无法突破,因此美国航天局才如此着急发布报告,也是希望美国政府尽快立项。

而且太空发电站也不需要考虑光照时间,只要做好调整,太空发电站的供电能力也会非常强大。

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参考资料:

西安电子科技大学《祝贺!“逐日工程”科研进展报道入选“2023年中国十大科技进展新闻”》2024.1.11

中国日报网 《祝贺!“逐日工程”科研进展报道入选“2023年中国十大科技进展新闻”》2022.6.15

NASA《New Study Updates NASA on Space-Based Solar Power》2024.1.11

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