戴森球规划 太阳能未来发展的新方向

来源:无所不能发布时间:2015-08-20 08:43:46


      鉴于在我们赖以生存的地球上,资源正逐渐枯竭,同时我们还面临着能源需求和生存空间与日俱增的问题,造戴森球看起来是个很好的长期计划。

戴森球的概念源自数学物理学家弗里曼·戴森。在他的假想中,戴森球是由太阳能收集器(或太空栖息地)组成的一个包围着恒星的壳体。在这个模型中,所有的(至少大部分的)能量会辐射至接收面,然后被加以利用。戴森推断这种结构会是满足人类科技文明长期生存、能源需求攀升的下一个终极方案。

有了这个“球”,人类的文明程度都可以向前迈进一大步,因为我们已经可以驾驭恒星的能量。

什么?你说这现在不可能?这是留给我们子孙后代来考虑的问题?

再想想吧:其实我们比想象中更有能力建成戴森球。实际上,我们可能再过25-50年就真的可以开始实施这个计划了,然后只需短短的几十年,就能完成第一阶段。

戴森球是一个什么样的球?

按照戴森球的架构,这种方法采集到的能量会大的惊人。据一名勘察工程专家安德斯·桑德伯格说,在太阳系中,一个天文单位的半径的戴森球拥有2.72*10^17平方公里的表面积,即地球表面积的6亿倍。这样庞大的表面积将是大部分太阳能可以为我们所用,而太阳能的输出功率达到4*10^26瓦。戴森球采集到的能量可想而知。

太阳能收集器组成的戴森云

 太阳能收集器组成的戴森云
 

 

在这里要指出的是,戴森球可能跟你想象的不太一样。科幻小说里它常被塑造成一个包裹着太阳的固体球壳,而且它的内表面适宜人类居住。在物理上这样的结构是不可行的,因为这样表面需要的抗张强度会非常巨大,并且球壳极易受到大幅漂移的影响。

戴森最初的构想仅是太阳的表面有足够的太阳能收集器来收集太阳光即可,并非要求它们形成一个连续的壳体。相反,这个壳体应由在独立的轨道运行的结构组成,约有一百万公里厚,涵盖着十万个物件。因此,一颗“戴森球”可能由多种不同布局的太阳能收集器组成。

除了戴森球,戴森还曾构想过类似的戴森云模型和戴森泡模型。在戴森云模型中,无数多块太阳能电池板以不同的轨道半径排布在太阳周围。这是通常被认为是最理想的模式。而在戴森泡模型之下,太阳帆和太阳能电池板被放置在引力和太阳风推力平衡的位置上。

为了达到此次讨论目的,我们可以先建造一个戴森云,它是由数量巨大,密度极高的独立结构体系沿不同轨道绕太阳运行。这个方法的好处就是这个构造可以逐次建造。此外,还可以利用不同形式的无线能量传输工具将各组件之间和组件与地球间的能量相互传递。

 

 戴森云

 

建造戴森球=拆掉水星?

那么我们应该如何开始建造这项人类史上前所未有的巨大结构工程呢?

像前面所说的那样,戴森球,或者应该叫I型戴森球,可以渐次建造,实际上我们也应该采取这种方法。而主要的挑战则来自于我们所需的先进材料(这些材料我们还没有生产出来,但是在纳米技术的帮助下,很有可能在未来十年内开发出来),以及在太空中采矿和建造太阳能板的全自动机器人。

首先说明这并不是痴人说梦,假设我们能够在未来五年内能够克服这些困难,那么我们如何开始修建呢?

牛津大学物理学家斯图亚特?阿姆斯特朗宣称他仅用人类已经掌握的技术,为戴森球的建造设计出一套精妙而又异常简单的方案。阿姆斯特朗的方案有五个基本建设阶段,如果同时使用循环进行的方式,还能使建造速度产生递增的效果,甚至是指数级递增,从而使整个工程在几十年内完成。

在把五个步骤一一拆解后,整个建设周期是这样的:

1、获得能量

2、在水星采矿

3、将原料送入轨道

4、制造太阳能收集器

5、汲取能量

这个方案不是要把整个戴森球一次建成,而是利用循环渐进的方式逐步建设。我们只需建造戴森球的一小部分并将其作为工程其余工作的能量源。这样一来,建设效率将随着工程的进展而不断提高。“我们现在就可以着手进行。”阿姆斯特朗表示这只不过是材料和自动化的问题。

你没看错:我们是准备从水星矿藏中获得原材料。实际上,我们很可能要拆分掉整个星球,戴森球所需的材料数量是令人无法想象的——多到如果我们曾经想把太阳占为己有。在建造过程中,我们将要拆分的不仅仅是水星,还有金星、某些带外行星和任何附近的小行星。

 从水星矿藏中获得原材料
 

 

为什么要先从水星下手?根据阿姆斯特朗的说法,我们需要一个靠近太阳的便利材料来源,同时他还要拥有大量我们需要的元素。水星的质量是3.3x10^23千克,而其中的一多半都是我们可以利用的,这些铁和氧正是我们最需要的建筑材料。那么,一旦把这些矿藏全部采集并运入太空,生产出太阳能收集器,水星的这1.7x10^23千克有用质量将转化为一张245克/平方米的平面。第一阶段的这块戴森云将被放在水星附近的轨道上,它将提供比较大的反射平面用来获取能量。

为了达成这个计划,阿姆斯特朗依靠五个基础但是较为保守的假设。首先,我们需要十年的时间来移动并放置获能材料;第二,水星的质量中真的有51.9%是可用的;第三,十分之一的能量将用于将原材料移出水星(其余的用来采矿);第四,我们将获得太阳能板三分之一的功率输出;最后,建造出1平方千米的戴森球表面。

接下来,事情就会变得更有趣:建设效率从此将呈指数级别增长。

因此,阿姆斯特朗建议我们将整个工程拆分成他所谓的“十年计划”。基本上,我们应该用第一个十年建造第一组阵列,然后利用这团初始戴森球提供的能量,助力工程余下的工作。按照这个时间规划,水星大约将在四个十年周期内被完全拆解。换句话说,我们可以在四十年里创造出由水星一半以上质量组成的戴森球。假如我们愿意继续下去,只要再花大约一年时间便可以拆解金星。

假如不停下建设的脚步,直到将太阳的能量收入怀中,我们最终会拥有3.8x10^26瓦特的能量。

戴森球是未来最好的选择?

我们建造的戴森球规模

 我们建造的戴森球规模
 

 

一旦第一阶段建设完成后(即水星阶段),我们可以利用这一阶段的能量用于其他方面,比如百万级规模的超级计算机,为探索星际建设大型驱动,或继续建立和维护戴森球。

有趣的是,阿姆斯特朗认为第一阶段的能量足够为我们服务了,但其他学者例如桑德伯格建议我们应该继续研究下去。但如果要深入研究,我们就必须拆解更多的行星。桑德伯格声称,无论太阳系的内外层,都包含足够可用资源用于建造一个完整的各种形式的戴森球体,半径为一个天文单位(约42千克/平方米)。显然,我们想要真正达到可以驾驭恒星能量的文明程度,就必须沿着这条路走下去。

那么为什么要沿着这条路一直走呢?因为,很有可能我们对于计算能力的需求变得越来越大。很难预测后奇点文明或后生物文明将如何利用如此巨大的计算能力,应该是类似祖先模拟,甚至在宇宙中创建虚拟宇宙这方面的用途吧。另外,一个高等文明也许就是想要尽可能多地创造出真实的个人经历(出于一种功利主义需求)。无论如何,数字生存将出现在我们的将来,那么计算能力必定成为我们最宝贵和最渴求的资源。

不管我们是建立一个小型阵列或覆盖整个太阳的结构,必须明白的是,构造一个戴森球的想法不应该再来源于科幻小说或我们对遥远未来的梦想。它像其他太空探索项目,如太空电梯或者火星地球化,我们应该认真考虑把这个项目归进我们太空探索和工作的计划中。

因为随着地球环境的日益恶化以及我们对居住空间和资源不断增长的需求,我们可能没有其他选择。


索比光伏网 https://news.solarbe.com/201508/20/78802.html
责任编辑:zhaoliuying
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
载誉前行!高景太阳能荣登广州市花都区高质量发展“飞龙榜”来源:高景太阳能股份有限公司 发布时间:2026-02-28 06:51:09

近日,广州市花都区高质量发展大会隆重召开。在这场凝聚区域发展共识、吹响奋进号角的盛会上,广州高景太阳能科技有限公司荣登“飞龙榜”,成为花都区新能源产业“向绿”深耕的生动样本。荣耀加冕,高景摘得“飞龙榜”大会现场,花都区对2025年高质量发展企业进行表彰,广州高景基于在产值贡献与技术创新上的亮眼成绩,荣登“飞龙榜”。

一太阳能公司光伏玻璃相关生产线拆除的公告来源:河北省工业和信息化厅 发布时间:2026-02-26 09:37:10

2月24日河北省工信厅发布了关于河北金宏阳太阳能科技股份有限公司相关生产线拆除的公告,通知显示河北金宏阳太阳能科技股份有限公司用于1800t/d一窑三线电子级玻璃和汽车玻璃原片及光伏背板玻璃基片特种玻璃生产线项目产能置换的2条600t/d超白玻璃生产线和1条600t/d在线镀膜浮法玻璃生产线已全部拆除到位,不具备恢复生产能力。现予以公告,欢迎社会公众进行监督。联系电话:0311-87800817河北省工业和信息化厅2026年2月24日

美国将决定是否对来自印度、印度尼西亚和老挝的太阳能电池板征收反补贴关税来源:路透社 发布时间:2026-02-24 10:54:46

2月23日,美国商务部将于周一公布一项初步决定,即是否对从印度、老挝和印度尼西亚进口的太阳能电池和太阳能电池板征收反补贴关税。该公告是该机构在未来几周内提起的两起贸易诉讼中的第一项,该诉讼由代表美国部分小型太阳能制造业的集团提起。该组织于7月提交的请愿书指控中国企业将生产业务从获得美国关税的国家转移至印度尼西亚和老挝,并指责总部位于印度的制造商向美国倾销廉价商品。

马斯克:太阳能将完全主导未来电力生产来源:财新 发布时间:2026-02-24 08:35:46

预计2026年—2027年将新增70吉瓦太阳能发电容量,比2025年底的太阳能发电容量增加49%。2月14日,有网友在社交平台X上发帖指出,太阳能目前已成为美国新增电力容量的主要来源,并有望在2026年底前超越煤炭的总装机容量。当日,特斯拉CEO马斯克转发该帖子称,太阳能将完全主导未来的电力生产。

Sunic System的钙钛矿太阳能电池设备在北美进行验证来源:钙钛矿光链 发布时间:2026-02-13 07:06:56

有报道称,SunicSystem的钙钛矿太阳能电池沉积设备目前正在北美进行概念验证测试。这家韩国设备制造商正与一家北美领先的太阳能电池公司合作,验证设备的性能和良率。如果设备顺利通过测试,SunicSystem最早可于今年下半年开始交付。这项交易很可能涉及目前正在测试的同一批钙钛矿太阳能电池沉积设备。SunicSystem表示,其专有的干法能够均匀地在大面积表面沉积多层。SunicSystem的第8代设备可支持扩展至更宽表面,推动PSC进入行业发展的下一阶段

突尼斯再添一大型光伏项目——Voltalia中标132MW光伏电站,将于2027年开工来源:TaiyangNews 发布时间:2026-02-06 08:56:00

法国可再生能源公司Voltalia成功赢得了突尼斯132MWWadi太阳能项目的开发权。该项目选址位于突尼斯东南部的加贝斯地区。Voltalia的最新中标的139MW光伏项目将于2027年开工,2028年并网。Wadi项目地理位置邻近Voltalia于2025年3月获得的139MWMenzelHabib太阳能项目。随着该项目的加入,Voltalia表示其在突尼斯即将进入建设阶段的项目总容量已接近400MW。

泰国发布针对节能投资和安装太阳能屋顶的税收优惠政策来源:荷兰国际财政文献局网站,国家税务总局江西 发布时间:2026-01-28 10:32:09

2025年12月3日,泰国政府发布针对节能投资与住宅太阳能屋顶安装的税收优惠政策,有效期截至2028年12月31日。一是享受企业节能投资和个人住宅太阳能屋顶安装的纳税人,相关款项需支付给已办理增值税登记的企业,并附有完整有效的电子税务发票;二是企业投资的高效机械、设备或节能材料需获得泰国替代能源发展和节能部门颁发的五星级能效标签认证。

伊利诺伊州签署清洁能源法案,将推动太阳能光伏、电池储能和VPP的投资来源:SOLARZOOM光储亿家 发布时间:2026-01-15 16:20:00

伊利诺伊州州长JB·普利茨克已签署一项清洁能源法案,将促进该州太阳能光伏和储能投资,包括其他方面。

华东师范大学方俊锋最新Nature Communications:一种不含氟化锡、高效且耐用的锡铅钙钛矿太阳能电池来源:钙钛矿太阳能电池 发布时间:2026-01-14 08:37:34

2026年1月12日华东师范大学Wenxiao Zhang&方俊锋&林雪平大学高峰于Nature Communication刊发一种不含氟化锡、高效且耐用的锡铅钙钛矿太阳能电池的研究成果,开发了一种策略,将铅粉作为前驱体,并进行PbF₂后处理,分别替代SnF₂在成膜和表面缺陷钝化中的作用。Pb²⁺中的d电子极化增强了其与F⁻的结合,使其对钙钛矿的反应惰性。在本研究中,不含SnF₂的器件效率从16.43%提高到24.07%。在最大功率点下,85°C 运行 550 小时后,电池仍能保持其初始效率的60%。

晶科能源与晶泰科技签署AI高通量叠层太阳能电池项目合作协议来源:晶科能源 发布时间:2026-01-08 10:22:16

全球极具创新力的光伏企业晶科能源近日宣布,与人工智能+机器人赋能研发创新的平台型企业晶泰科技签署战略合作协议,双方将共同成立合资公司,推进基于AI技术的高通量钙钛矿叠层太阳能电池合作研发。此举标志着两家在不同技术领域的领军者强强联合,正式开启在钙钛矿叠层等下一代光伏技术领域的深度协同,旨在通过“AI+机器人”重塑光伏研发范式,加速颠覆性技术的研发与产业化进程。

从化学到太阳能电池:材料创新在钙钛矿光伏革命中的核心作用来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2026-01-07 10:33:54

钙钛矿太阳能电池已经成为光伏领域的一项变革性技术。自2009年问世以来,因其卓越的效率、低成本的加工工艺和可调谐的光电特性,十年内已成为下一代光伏技术的主要候选者。然而,长期稳定性、铅毒性和工业可扩展性方面的挑战仍然是其大规模商业化的主要障碍。本文探讨了材料创新在克服这些障碍中的核心作用,重点关注成分工程、分子添加剂与钝化、界面化学以及二维/准二维钙钛矿系统的进展。特别关注了电荷传输架构的演变和新兴的商业前景。我们还强调了从追求性能的研究转向注重耐用性和可制造性策略的重要性。文章最后对未来钙钛矿太阳能电池的发展方向提出了建议,包括标准化测试、预测性材料设计和环境友好型制造的需求。

新闻排行榜
本周
本月