可行性和技术难点
葛昌纯:空间太阳能发电系统基本上由三部分组成:太阳能发电(或收集)装置、空间微波或激光转换发射装置和地面接收转换装置。太阳能发电装置将太阳能转换为电能;空间转换装置将电能转换成微波或激光并利用天线向地面发送能束;地面接收转换系统通过天线接收空间发来的能束,将其转换成电能或化学能。整个过程是一个太阳能、电能、微波或激光、电能(化学能)的能量转变过程。在这个过程中承载能量转换的相关材料至关重要。
在太阳能电池技术基础方面,我国已经具备了太阳能电池的技术基础与空间应用能力。
在空间技术基础方面,我国在人造卫星、载人航天和深孔探测三个航天技术领域实现了新跨越,尤其是神舟载人飞船和标志深孔探测能力的嫦娥一号的发射成功。我国已经是航天大国,目前已有多种型号的长征系列运载火箭,输送的有效载荷也越来越多,已能承担国际上各种卫星的发射业务。因此,在地球同步轨道建立一个空间太阳能卫星电站已经规划和实施。
在无线电能传播技术(WPT)基础方面,WPT核心是微波与电磁场技术和激光技术,近年来我国在此领域已经取得显著成效,尤其是大功率激光发射期间和大功率微波天线方面。激光传输技术的安全性问题随着航天技术和武器技术的发展可以得到解决,微波输电对通讯、生物和人体没有大的影响和危害。
余梦伦:发展低成本重型空间运输系统是实现空间太阳发电的一个重要基础。空间太阳能发电是解决人类能源的重要途径之一,但目前地球同步轨道每公斤的发射成本高达10万元左右。根椐有关方面分析,要使空间太阳能发电具有实际应用价值,需要将地球同步轨道每公斤的发射成本降至为0.13万元左右。即要求运载器每公斤的发射成本下降2个数量级。
降低发射成本的途径有:第一,形成规模化的大批量运载器生产体系。第二,研制重复使用运载器。经分析初步确定重复使用运载器发展的技术目标为推进系统重复使用次数100次;免维修(或少维修)的箭体防热结构;发射转周时间为1天;发射操作人员《10人;单发运载器的地球同步轨道的运载能力》25吨。航天运输系统的研制进度设想为2015年系统方案概念设计;2020年关键技术攻关、小规模演示验证飞行试验;2030年建成试验型运载器;2040年筹建大型航天港;2050年初步建成空间太阳能发电航天运输系统。
姚建铨:发展空间太阳能发电站具有重要意义,激光传输空间能量是空间太阳能电站关键技木之一。对于这以关键技术的路线图包括太阳光的有效聚光控制、高能量利用率的新型激光材料的开发、激光器的方案选择(棒状激光器,光纤激光器等)、激光器效率的提高、长距离传输的相干耦合、太阳能转换与无线能量传输两者结合的新技术、宇宙空间环境影响的分析及防止、系统整体重量降低等。
何祚庥:空间太阳能的经济性有待考证。光伏发电技术,已由第一代晶体硅发电技术,第二代薄膜发电技术,转向第三代“低倍聚光+高效硅基聚光电池”技术,未来可能转向第四代“高倍聚光+砷化镓聚光电池”技术。当代光伏产业必定向低倍聚光发电技术发展。
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