去外太空获取太阳能(图)

   人类由于化石燃料的枯竭不得不转向太空获取太阳能，以解决能源短缺引发的全球动荡. 日本宇宙航空研究开发机构的目标是，到2030年实现太阳能发电基站装入地球静止轨道，并向地球传输功率为100万瓦的能量，相当于一个大型的核电站的产能率

   在日本经典长篇动画《机动战士：高达》的最新续集中，人类由于化石燃料的枯竭不得不转向太空获取太阳能，以解决能源短缺引发的全球动荡。尽管科幻故事的背景设定在2307年，但在现实生活中，日本科学家已经这样着手研制这种轨道发电基站（orbital generators）的硬件设备了。而这项工程计划将在20年后完成基站原型，到时候人类将有望实现使用太空清洁可再生能源的愿望。

   利用太阳能电池板传送转换外层空间能量的想法由来已久，但一直因为成本太高和实际操作问题被一再弃用。近几年日益严重的全球能源危机以及不断高涨的环保呼声，使这个迟迟难以实现的课题最近重回日本人的视野中心。去年，大阪激光技术研究所的科研人员从太阳光中获得180瓦激光能。今年2月，日本北海道的科学家们开始进行地面实验，设计一个能量转换系统把外层空间的能量以微波的形式传回地球。

   “空间太阳能系统”计划分为太阳能激光和微波能量传输两大部分，由日本宇宙航空研究开发机构（Japan Aerospace Exploration Agency）主持研发。该机构的目标是，到2030年实现太阳能发电基站装入地球静止轨道，并向地球传输功率为100万瓦的能量，相当于一个大型的核电站的产能率。这些能量将会以微波或激光的形式传到地球表面，然后转换成电能供给商业电网，或以点电解氢的形式储存起来。

   日本宇宙航空研究开发机构下属的高级任务研究中心研究员铃木（Hiroaki Suzuki），也是研究该项目的180多位来自日本各大主要研究所的科学家之一，他说：“我们做这项研究的目标非常明确，即为化石燃料枯竭和全球变暖问题寻找解决办法。”日本宇宙航空研究开发机构称这个项目的潜在优势非常明显：“宇宙空间中太阳光的发光强度是其照射到地球的五到十倍，所以把发电机置放在空间中更加有效；太阳能可以一天24小时无间断被采集，也不会受天气的影响。整个系统非常清洁，不会制造任何污染和垃圾，而且十分安全。”该机构称，“其到达地球表面的能量强度大概会达到每平方米5000瓦，相当于中纬度地区晴朗夏日正午12点阳光强度的五倍。”尽管科学家称这个阳光强度对人体不会造成损害，但能量接受区域依然会被封锁起来或是设置在海上。

   在日本宫城县的一座研究设施中， 铃木和其他研究人员正测试用一束800 瓦的光纤激光照射 500 米外的一个接收站。一面反射波长只为1064 纳米的光波的小镜子，把这束激光传向一块实验太阳能电池板。（铃木选择该波长激光的原因是，这种光更容易穿透地球大气层，能量损失最大不超过10％。） 要实现能源转换的一个关键因素是要找到一种合适的材料把太阳光有效地转换成激光。目前首选考虑的是一种含有钕和铬的钇铝石榴石陶瓷材料。

   基础科学仅仅是挑战的一部分。测试微波和激光系统需要在空间中设置复杂的巨型结构，包括式薄膜电容器镜、太阳能板、长几千公里重达万吨的微波发射器、长10公里重5000吨的100单元激光组等，同时地面的微波天线也将长达2000米。

   整个项目的耗费极其庞大，可能高达数百亿美元。不过铃木和他的合作者们称他们现在并不考虑钱的问题。铃木说：“如果我们不首先掌握基础技术，我们就不知道这个项目是否具有可行性。我们希望制造出稳定廉价的电能和氢燃料，争取把价格控制在每千瓦时6.5美分。”这将和我们现在的发电成本相近，也使这个项目从经济角度来说更加具有吸引力。

   就当前的技术来说，只有世界各洲航天空间机构通力合作，才有可能把如此巨型的结构送入宇宙空间。铃木说，随着外层宇宙空间潜在的军事价值与日俱增，各国在空间竞赛中都致力于独立发展各自的技术。他还补充说，如果日本宇宙航空研究开发机构（JAEA）、美国航空航天局（NASA）和欧洲航天局能互相合作就最好了。

   (编辑:xiaoyao)