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為什麼要在太空建太陽能電站?

在1968年,美國利特爾諮詢公司的太空業務部副總經理彼得·格拉澤提出一項大膽的構想,要把太陽能電站搬到太空上去,在宇宙空間裡營造太陽能電站,這激發了人們的濃厚興趣。格拉澤的營造太空太陽能電站的規劃不是隨意說出來的,而是有理由有根據的。曾在太空業務管理工作過許多年的格拉澤認為,目前設在地面上的太陽能電站,可以接收到的太陽能只是太空中太陽能的1/4至1/5,由於陽光照射地面後大部分已經被大氣層吸收或者反射掉了,同樣,地面太陽能電站又受陰雲密佈和雨雪天氣的影響。假如把太陽能電站建造在太空中,就能避免出現以上弊端,更全面地利用太陽能。


但是,格拉澤要想建造的太空太陽能電站和普通地面的太陽能熱電站有些不一樣,它不是把太陽光能轉化為熱能,然後透過產生蒸汽來促使氣輪發電組發電,而是利用太陽能電池直接將光能轉化成電能。


想要實現這一構想,就必須研製一種太陽能動力衛星,並且將它送到距離地面36000千米的軌道上(在這條軌道上,衛星繞地球飛行1圈的時間,正好和地球自轉一週所需要的時間一致)它將直接把“天火”導向人間。


在動力衛星上安裝有龐大的太陽能電池板,可以將太陽能直接轉化成電能,之後再把電能轉化為微波束髮回地面。地面微波接收站將巨型天線用衛星送回地面的微波重新轉化成電能。


格拉澤在20世紀60年代末期提出這一宏偉構想時,因為要花費一大筆款項,美國政府方面並沒多大興趣。


直至20世紀70年代中期,由於發生能源危機,格拉澤的計劃才被重新得到了重視,美國政府方面投資了2000萬美元作為研究資金。但是研究資金不久就用光了,人們的熱情又淡了下去。因為美國科學院估計,要建設這個太空發電站,可能需要花費50年時間,花費資金達3000億美元。


起初,格拉澤策劃的這座電站體積會達5萬噸,其中單太陽能電池板的空間面積就達50多平方千米,並且向地球輸送電力的微波發射天線的直徑也達1千米。依據美國太空梭每次最多可以運送30噸物資來計算,也要發射1000多次才可以把電站的裝置全都送上天。而在20世紀70年代,美國的太空梭並沒有正式投入使用,所以當時認為,格拉澤的策劃在短期內很難實現。可是在進入20世紀90年代之後,因為太空梭往返太空已變成現實,格拉澤的計劃又再次引起了科學家們的興趣。


在1991年8月,來自世界各個國家的幾十名太陽能專家會聚在法國巴黎,專門探討了太空太陽能電站的問題,之後不長時間,美國國家航空與航天局和能源部聯合宣佈,1995年將會在距地面36000千米的地球同步軌道上建立第一座太陽能電站。此後,在紐約州的北部建設一個有幾個足球場大小的地面微波接收站,接收從太空電站用微波輸送的太陽能,並且一天24小時都能工作。而後,微波接收站把接收到的太陽能微波經過能量轉化器轉換成約50億瓦的電能輸到紐約州的電網。這50億瓦的電力約等同於5座大型核電廠的發電量。


根據美國科學家預測,到21世紀的2025年,美國有可能在太空建造100座太陽能電站,將會滿足整個美國30%的電力。


太空太陽能電站能日夜不停地輸電,它既不受地面雲層跟氣候的影響,同時,也不需要儲能裝置,一旦造好,便能成為一種取之不盡的新能源。

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