空间发电站是什么意思？

泡在奶味里1年前 (2023-12-16)阅读数 8#综合百科

研究表明，太阳上的核聚变反应，把巨大的能量投射到茫茫的宇宙空间，也投射到地球上，每一秒钟就等于把550万吨原煤运送给地球，然而这只占太阳辐射能的二十亿分之一。

在宇宙空间建立发电站——大型卫星太阳能电站的设想，经过多年酝酿，已逐渐成熟。在地面和轨道上进行的实验研究提供了可靠的设计资料。因此，现在积极进行的卫星电站计划，无论在规模和建造途径上，都和早期提出的方案有所不同。

1968年，美国工程师彼得·格拉塞尔提出了在空间建立卫星太阳能电站的大胆设想，一时舆论为之哗然。有人讥笑说，这不过是一个空间乌托邦式的幻想。事隔不久，波音公司公布卫星太阳能电站的第一个设计。由于空间技术和电能转换材料的进步，人们开始看到这个计划的现实性和它对地球能源革命可能带来的深远意义。

卫星太阳能电站是在距地球约3.6万千米高空绕地球转动的一颗人造卫星，绕地球一圈的时间，与地球自转周期相同，正好是23小时56分4秒。因此从地球上看，它仿佛总是停留在固定的位置上，所以叫做地球同步卫星。

生活在地面上的人们，很难看到真正的阳光充沛的场面，因为只有64％的阳光照射到地面上，其余全部被大气层吞掉了，何况还会经常遇到云遮雾障的情况，接收到的太阳光更少。而在宇宙空间，无云雾干扰，无昼夜之分，可以无休止地接受灼热阳光的强烈照射。

与建造在地球上的太阳能电站比较，卫星太阳能电站还有下列优点：

①地球上接受的太阳能受地理纬度的影响很大，赤道是地球上日照最充沛的地方，接收到的太阳能也只及宇宙空间得到的太阳能的1/6。

②地球上日照时间只占全天24小时的一小部分，而同步轨道卫星一年之中有275天全天24小时日照不断。只有90天出现被地球挡住阳光的机会，何况一天之内最多不超过72分钟，可见卫星太阳能电站效率比地面电站高得多。

设计中的卫星太阳能电站像一座在宇宙空间浮动的岛屿，在耀眼的阳光下不分昼夜地连续工作，为地球居民提供巨大的能源，而对地球没有任何损害和污染，这种电站是何等理想啊!

卫星电站的原理是利用大面积太阳能电池板将太阳能转换为电能。一个卫星电站所用太阳能电池板的面积达100平方千米以上，所以产生的电能也是相当惊人的：200万~2000万千瓦。地球上最大的水力发电站也无法和它比拟。

要把这样多的电能从几万千米的高空传输到地面，采用电缆是无论如何也行不通的，唯一的办法是使用微波传输。微波传输系统由4个基本部分组成，即：直流—微波转换系统、发射天线、地面接收天线、微波—直流转换系统。整个系统的效率为55％~65％。微波传输系统的核心是几十万个特高频功率管组成的发射天线，它可以把高压直流电转换成微波能，对准地面接收天线发射，像雷达天线发射电波一样。发射微波的最佳频率为2～4千兆赫，相当于波长7.5～15厘米。

这样，在宇宙空间和地面之间建立起一条看不见的巨型电缆。在地球一端，地面接收天线阵是一群蜂窝式排列的建筑物，由背衬金属的半波偶极子组成，能捕获微波能量，经固体二极管整流，接入高压直流电网，供给用户。地面接收天线阵分布在直径13×9.5千米的椭圆区内，面积也为100平方千米，蔚为壮观。椭圆中心的微波能为23毫瓦／平方厘米，边缘为1毫瓦／平方厘米。

卫星太阳能电站是一个庞然大物，总重在10万吨以上。如何将这样大的结构运送到轨道上进行安装和运行，的确是一个难题。现有的计划都是先将材料和人员送到距地面数百千米的低轨道上，然后再转运到高空的地球同步轨道上去。由于设计、材料和工作重点的不同，现在，提出了低轨安装和高轨安装两种方案。

低轨安装方案：这项方案的设计者是美国约翰逊空间中心和波音公司，计划建造一座输出功率为1000万千瓦的装置，太阳电池板面积21×5平方千米，两端各有一个外伸的发射天线，直径约1千米，全部重量10万吨。也可以建造500万千瓦级卫星电站，面积相应减少一半。主要结构用复合材料制造。太阳能电池板为硅和镓，整个结构分为8块，在距地球的低轨道上安装，然后分别转移到同步轨道去完成全部安装工作。

估计一座发电量1000万千瓦的卫星电站的建造期为一年，在此期间每天发射一次运载材料的轨道飞行器(航天飞机或运载火箭)。

高轨安装方案：杷歇尔空间飞行中心与洛克维尔国际公司制订了另一项计划。它们计划在地球同步轨道上进行全部安装工作。卫星电站的面积为21.3×3.8平方千米，呈盒形。全部结构由铝合金组成，重量为3.7万吨。镓太阳电池位于带反射面的凹槽中，反射面使太阳电池接受的太阳能增加一倍。它的发电量为500万千瓦，通过位于结构中部的直径1千米发射天线向地面传输。

知识点

反射镜

反射镜是一种利用反射定律工作的光学元件。反射镜按形状可分为平面反射镜、球面反射镜和非球面反射镜三种；按反射程度，可分成全反反射镜和半透半反反射镜（又名分束镜）。过去制造反射镜时，常常在玻璃上镀银，制作标准工艺是：在高度抛光的衬底上真空蒸铝后，再镀上一氧化硅或氟化镁。特殊应用中，由于金属引起损失可由多层介质膜代替。因反射定律与光的频率无关，此种元件工作频带很宽，可达可见光频谱的紫外区和红外区，所以它的应用范围愈来愈广。

能量和能源有什么区别？

自然能源是自然界所存在或具有的能源，是自然资源的一部分。主要有太阳能（包括光能和热能）、水能、波能、潮汐能、风能、生物质能等。自然能源几乎都是再生能源（某些学者将自然能源及煤、石油、天然气等天然存在的能源，统称为天然能源）。自然能源的有效利用古已有之。近代因科学技术的发展而部分被电能取代。近年又因燃烧煤和石油等化石能源产生严重的污染，加之需要发展边远地区，使自然能源的利用又受到重视。如美国利用自然能源可提供年需能源量中1个月的需要量（1988年统计）。限制自然能利用的制约因素在于人们对它是否感兴趣，为解决全球性诸如大气污染、臭氧层破坏、温室效应、地球变暖等环境问题和促进不发达地区的发展，人们已不得不认真考虑如何有效地利用自然资源。为此。自然能源利用的研究和自然能源产业将日益受到重视并获得相应发展。