美國工程師正在研制一種可為地球供電的衛(wèi)星，專家呼吁我國也應加快研發(fā)步伐
目前，前美國宇航局工程師正在研制一種雞尾酒杯形衛(wèi)星，聲稱能夠在2025年滿足人類三分之一的用電需求。這并非癡人說夢，基于在未來十年可能逐步實現(xiàn)的無線傳輸技術，這個奇思妙想完全可能變成現(xiàn)實。華南理工大學電力學院副院長張波教授在采訪中表示，別說三分之一，就算能滿足地球百分之一的用電需要，對人類未來發(fā)展的影響都會是巨大的。他呼吁我國要重視這一領域技術的革新發(fā)展，現(xiàn)在不爭取分得一杯羹，未來單是付給美國的專利費就有可能是天文數(shù)字。
打造雞尾酒杯形衛(wèi)星來為地球供電
前美國宇航局(簡稱NASA)工程師約翰-曼金斯博士正在研制的這種雞尾酒杯形衛(wèi)星名為“SPS-ALPHA”(“隨機性大型相位陣列太陽能人造衛(wèi)星”的英文首字母縮寫)。它由宇航局委托曼金斯研制，旨在探索利用部署在太空中的太陽能電池板向地球傳輸能量的可能性。
SPS-ALPHA系統(tǒng)由數(shù)千個薄而彎曲的類似鏡子的組件構成，可以移動以便讓所能收集到的太陽能實現(xiàn)最大化。SPS-ALPHA內(nèi)安裝光伏板，將太陽能轉化成微波。微波隨后從這個“雞尾酒杯”的底部傳給地球。
曼金斯博士在接受采訪時指出，如果資金到位，SPS-ALPHA最早可在2025年發(fā)射升空。他說：“一個太陽能衛(wèi)星陣列便可以滿足人類三分之一的用電需求。”
根據(jù)曼金斯的設想，SPS-ALPHA會將收集的太陽能轉化成微波，而后傳輸給地球上的發(fā)電站，后者接收后將微波轉換成電，然后傳輸給消費者。他指出，SPS-ALPHA的成本低于其他一些方式，例如環(huán)繞地球的單一陣列。在宇航局的網(wǎng)站上，曼金斯將這一項目稱之為“一種新奇的仿生方式，應對利用太空太陽能時受到的挑戰(zhàn)”。
他說：“如果取得成功，可向地球遠程傳輸10~1000兆瓦具有經(jīng)濟可承受性的電量。借助于無線能量傳輸，電量會被傳輸給地球上有著用電需求的市場。”
終極目標：打造衛(wèi)星群 為整座城市供電
太空太陽能的可用量是地球上的數(shù)十億倍，向太陽要能量長久以來就被視為滿足日益增長的能源需求的一個解決之道。2012年，斯特萊斯克萊德大學的研究人員在太空測試一種裝置，可用于收集能量并以微波或者激光束的形式傳回地球。這項測試是曼金斯領導的宇航局先進理念研究所的一項研究的組成部分。斯特萊斯克萊德大學扮演的角色是為這一項目的結構組件研發(fā)出具有革新性的解決方案。
研究人員的終極目標是打造一個衛(wèi)星群，能夠在將來的某一天為整座城市供電。最初，這種微型衛(wèi)星并不能取代電網(wǎng)。它們的優(yōu)勢在于可以快速為災區(qū)或者難以到達的偏遠地區(qū)供電。地球上的接收器負責將接收到的微波或者激光束轉化成電。斯特萊斯克萊德大學的馬斯米利亞諾-瓦斯勒博士指出：“太空是收集太陽能的一個理想之地，擁有巨大優(yōu)勢。在太空中，你可以在一天中的任何時刻收集太陽能同時不會受到天氣條件的制約。”
專家視點
十年后，無線輸電或能變成現(xiàn)實
華南理工大學電力學院副院長張波教授在接受本報采訪時表示，從太空向地球輸電，技術的核心是無線傳輸技術。雖然這聽起來科幻味道十足，但實際上，很有可能僅在十年以后，這項技術就有可能逐步變成現(xiàn)實。“早在2008年，《科學》雜志就已經(jīng)刊登了一篇由美國麻省理工學院的科學家寫的論文。他們已經(jīng)通過理論和實驗證明，磁諧振可以實現(xiàn)中距離無線輸電。在無線傳輸研究領域，美國、日本、德國、愛爾蘭等國家都已經(jīng)有長足的發(fā)展。但在我國，當時電工學科學界的主流仍認為這是不可能實現(xiàn)的、太過遙遠的東西。然而，太陽能是公用的，不管誰占領了先機，因為專利的問題，后來者再發(fā)展就會有很大困難。”他說，“太陽能衛(wèi)星的報道雖然看起來是新聞，但其技術恐怕已經(jīng)研發(fā)到一定程度了。不爭取在競爭中分得一杯羹，取得一些創(chuàng)新和專利，未來想利用時，將可能是二十年的差距，單是付給美國的專利費就有可能是天文數(shù)字。”
張波認為，在外太空利用衛(wèi)星平臺來發(fā)電傳輸回地球，雖然建造設備成本不菲，但在技術上并不是難題。而且，相比在地球上占用大量土地來建設電站，把電站建在外太空的做法是相當節(jié)省成本的。無償而且強度更高的太陽能資源，是美國、日本等國潛心研究的動力所在。
未來可為行駛中的汽車、飛機無線充電
出門在外，手機沒電了，到處找充電器、找插頭，這樣的尷尬如果有成熟的無線傳輸技術，就會迎刃而解。就像使用WIFI一樣，只要有店家的特殊頻率、密碼，支付少許費用，就可以在喝咖啡、等公交或飛機時，隨時給移動設備充電。在高速公路上，使用電能的汽車也可以邊行駛邊充電，這也是無線傳輸技術為人類未來描畫的環(huán)保節(jié)能愿景。
但目前，利用微波來進行無線傳輸?shù)男嗜灾挥?0%左右。張波認為，就像玻璃纖維在解決了如何高效傳輸信息這個關鍵問題后光纖成為我們生活中必不可少的技術一樣，如果關于無線傳輸?shù)慕K極理論一旦被發(fā)現(xiàn)，那么它將成為人類未來生活中不可缺少的一部分。“基于太空的太陽能利用，一旦能解決效率的問題，就有工業(yè)化的前景。在我看來，它會是我們能源利用方式的重要補充。”張波說，“給地球供應1/3的電力，從能源角度來講，絕對不是問題。哪怕能提供1%不時之需的電量，都是不得了的技術革命。”
張波指出，未來，這種技術也很有可能用于軍事，而一旦用于軍事，首先掌握這種技術的國家就會占盡先機。比如，戰(zhàn)斗機在空中執(zhí)行任務，燃油耗盡就必須降落補充燃料，但如果能直接通過無線傳輸，從太空獲得太陽能并轉化成電能，其續(xù)航能力將大大增加。哪怕是能多飛20分鐘，也能扭轉戰(zhàn)局。航母等水上艦艇，也可以借此大大減小動力荷載。從能源戰(zhàn)略的角度來講，我國更不應該忽視無線傳輸?shù)难芯恳约盎谔盏奶柲芾谩?/div>
對于公眾而言，對這一技術最大的擔憂倒不是效率問題，而是安全問題。對此，張波表示：“微波對人體的健康會有一定影響。如果能在近地用磁感應、磁諧振的方式來進行傳輸就可以解決。磁場不像電場，對人體的危害是比較小的。比如我們地球人天生就處在南北兩極的磁場中間，也經(jīng)常用磁療來做治療。”
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