發(fā)表評論 當世界各國都在為煤炭、原油和全球變暖焦頭爛額時(shí)，聯(lián)合國氣候大會(huì )中規模最小的一次會(huì )議正在展望解決能源問(wèn)題的可能途徑。會(huì )議上，各國專(zhuān)家提出了許多奇思異想，例如種植海藻來(lái)吸收二氧化碳等。
其中，有一個(gè)想法格外引人注目，是因為它竟贏(yíng)得了美國五角大樓這樣一位重量級的支持者。2007年10月，美國五角大樓國家安全太空辦公室(NSSO)悄然推出一份研究報告，建議美國政府在未來(lái)10年投入100億美元建造一顆能將10兆瓦太陽(yáng)能傳回地球的試驗衛星，并為下一步的私人參與開(kāi)發(fā)此技術(shù)提供經(jīng)濟激勵。這就是被稱(chēng)為太空太陽(yáng)能發(fā)電站的研究項目。從20世紀70年代起，人們就寄望它能為人類(lèi)提供“價(jià)格合理、清潔、安全、可靠、可持續和可擴展的能源”。
止步于高昂成本的夢(mèng)想
太空太陽(yáng)能發(fā)電站的想法最初在1968年由美國麻省里特咨詢(xún)公司的工程師彼特•格拉斯提出。格拉斯設想了一個(gè)面積達50平方公里的太陽(yáng)能電池板陣列，其中每塊電池板都能產(chǎn)生數千瓦的能量。人們用火箭將這些電池板送入地球同步軌道，并讓數百名宇航員在太空中完成組裝工作。在他的設計方案中，太空發(fā)電站的電池板能不斷調整角度以面對太陽(yáng)，然后借助一個(gè)長(cháng)達1公里的微波天線(xiàn)將太陽(yáng)能傳回地球。為實(shí)現這一目標，這個(gè)巨大的天線(xiàn)必須安裝在萬(wàn)向裝置上，使它能自由旋轉而不受陣列中其他設備的影響。地面接收天線(xiàn)則更為壯觀(guān)，占地超過(guò)100平方公里。如果這個(gè)夢(mèng)想得以實(shí)現，它將成為最偉大的太空奇跡，國際空間站在它面前就不過(guò)是摩天大樓前的一間玩具房子。
由于大氣層外沒(méi)有大氣吸收、晝夜交替和云層遮擋，因此相同時(shí)間內，太空發(fā)電站的發(fā)電量將是在地球上相同面積太陽(yáng)能電站產(chǎn)能的20倍。這就意味著(zhù)在距地球3.6萬(wàn)公里的同步軌道上，每平方公里面朝太陽(yáng)的衛星都能不間斷地接收到1360瓦的太陽(yáng)能，即使當地球被云層遮擋時(shí)也是如此。
日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機構(JAXA)高級任務(wù)研究中心主任森政弘說(shuō)，即便將建設期間所需能量考慮進(jìn)去，太空發(fā)電站產(chǎn)生的能量也比地面上占地面積相同的太陽(yáng)能發(fā)電站高5倍。
雖然太空發(fā)電站的大規模建設有望一舉解決溫室氣體排放和能源短缺問(wèn)題，但美國在20世紀70年代進(jìn)行了初步研究后還是放棄了這種想法，因為其建設成本高得驚人。即使在今天，僅將一顆這樣的太陽(yáng)能衛星送進(jìn)太空就需要1萬(wàn)億美元，而在太空建發(fā)電站至少需要十幾顆這樣的衛星。高昂的成本，讓人類(lèi)不得不止步。
助推夢(mèng)想的技術(shù)突破
雖然在太空建設發(fā)電站的計劃暫時(shí)擱置，但人類(lèi)探索太空太陽(yáng)能的腳步卻從未止步。美國太空太陽(yáng)能專(zhuān)家約翰•曼金斯說(shuō)，近年來(lái)太陽(yáng)能領(lǐng)域的三大技術(shù)突破可使太陽(yáng)能衛星的大小和成本降到可接受的水平。曼金斯之前曾是美國宇航局的一位研究管理人員，現在他的可控能源技術(shù)公司(ManagedEnergyTech鄄nologies)則是太空太陽(yáng)能領(lǐng)域研發(fā)的領(lǐng)頭羊。他解釋說(shuō)，與20世紀70年代相比，如今的太陽(yáng)能電池的效率提高了4倍，因此所需的電池板的面積可大大縮小。其次，微波傳送技術(shù)也大大提高，利用固定裝置就能使微波光束實(shí)現精確指向，而不再需要旋轉天線(xiàn)。因此可以用體積小、組裝簡(jiǎn)便的模塊天線(xiàn)替代原來(lái)1公里長(cháng)的天線(xiàn)。最后，機器人可以替代宇航員在太空中完成組裝工作。
在日本，太空發(fā)電站的研究更加如火如荼。20世紀80年代日本的多所大學(xué)就展開(kāi)了相關(guān)研究。而日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機構與日本經(jīng)產(chǎn)省共同資助1200萬(wàn)美元的太空太陽(yáng)能十年計劃也即將結束第一階段的研究。
作為宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機構的一員，森政弘的目標是建設一個(gè)發(fā)電量為10億千瓦的太空發(fā)電站，并且要將建設成本控制在10億美元以下，每度電的成本也不高于8美分。與一般煤電每度5美分、核電每度10美分的成本相比，這個(gè)價(jià)格也算得上經(jīng)濟實(shí)惠。為此，他設計了兩面巨大的鏡子，將太陽(yáng)光聚集到兩個(gè)直徑為1.25公里的太陽(yáng)能電池上，然后通過(guò)微波傳輸器將能量傳輸到地球。
日本神戶(hù)大學(xué)和無(wú)人太空實(shí)驗自由飛行物研究所(USEF)的研究小組則從減少衛星重量方面進(jìn)行研究。他們設計的太陽(yáng)能電池板只有100平方米大，并且固定在控制衛星上。雖然它不能調整角度面對太陽(yáng)，但簡(jiǎn)單的裝置使重量大大減輕，發(fā)射成本也隨之下降。研究人員說(shuō)，按照這一設計，發(fā)電站在建設初期就可以開(kāi)始對地面供電，而模塊化的特點(diǎn)也使日后對它進(jìn)行擴展非常容易。
美國國家安全太空辦公室(NSSO)則對太空太陽(yáng)能的軍事用途感興趣。太空發(fā)電站傳輸回地球的微波束較為集中，因此如果給戰場(chǎng)上的士兵配發(fā)接收天線(xiàn)，他們就能隨時(shí)用微波對設備充電。另外，太空太陽(yáng)能也能為邊遠地區的軍事基地提供便利。而在這些地區，傳統供電方式每度電的成本在1美元以上。
除適用性和實(shí)用性外，發(fā)電站的安全性恐怕是人們最關(guān)心的問(wèn)題。日本麻布大學(xué)的帕特里克•柯林斯卻認為這種擔憂(yōu)毫無(wú)必要，因為一束低能微波的能量，還不如從微波爐中泄露出來(lái)的能量大。為確保安全，他建議在地面設置一個(gè)禁飛區和地面人員禁入區，用于接收從巨型衛星上傳回的微波光束。
成本、性能、安全問(wèn)題都已大大改善，太空發(fā)電站大展身手的時(shí)刻是否已經(jīng)到了呢?
令人期待的明日之星
隨著(zhù)全球變暖和能源短缺問(wèn)題日益緊迫，向太空要能源這一想法愈發(fā)顯得令人期待。日本無(wú)人太空實(shí)驗自由飛行物研究所近期的一項研究顯示，太空發(fā)電站每度電的二氧化碳排放量?jì)H與核電相當。美國國家航天學(xué)會(huì )副會(huì )長(cháng)馬克•霍普金斯也說(shuō)，太空太陽(yáng)能可以提供無(wú)窮無(wú)盡的能源而不必擔憂(yōu)二氧化碳的問(wèn)題，何樂(lè )而不為呢？美國五角大樓在2007年10月的報告中則明確指出，和“向下鉆取能源”一樣，“向上鉆取能源”的工作必須立即著(zhù)手開(kāi)始。
響應這一號召的人似乎不少。歐洲空間局已計劃在2008年2月29日召開(kāi)一次太空太陽(yáng)能的會(huì )議。作為太空發(fā)電站的支持者之一，美國太空島集團已與一家歐洲公共事業(yè)公司以及印度政府就未來(lái)購買(mǎi)衛星系統太陽(yáng)能進(jìn)行了“非常積極”的商洽。
美國的另一位企業(yè)家凱文•里德則在2007年9月提出，帕勞群島中無(wú)人居住的海倫島是修建太空太陽(yáng)能小型示范項目的理想場(chǎng)所。利用距地球480公里的衛星，發(fā)電站能把1兆瓦的太陽(yáng)能傳回地球，供1000個(gè)家庭使用。里德認為他的公司在未來(lái)兩年內就能開(kāi)始生產(chǎn)超輕太陽(yáng)能電池，并希望能從相關(guān)制造商獲得資金支持。他預計該項目成本約為8億美元，最早能在2012年完成。
而在羅伯特•肖克這位聯(lián)合國政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )的未來(lái)能源專(zhuān)家看來(lái)，太空能源并不是虛幻得像科幻小說(shuō)。肖克說(shuō)，委員會(huì )2007年度報告中之所以沒(méi)有提及太空能源的潛力，是因為報告只涵蓋了2030年之前的能源問(wèn)題。他說(shuō)：“如果下世紀初看到人類(lèi)大量使用太空能源，我不會(huì )感到驚訝，或許這個(gè)時(shí)刻還會(huì )來(lái)得更早些�！� (記者徐玢)
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