利用外太空能源：我们更近一步

几十年来，人们一直在寻找清洁的替代能源，但没有结果。一旦一种能源似乎达到了人们的期许，就会有人发现其致命的缺陷。核能、风能、太阳能和水力发电都在某种程度上被拖入困境。传统的核裂变风险太大，风并不稳定，太阳并不总是能穿透云层，水力发电大坝破坏了自然环境。

似乎任何可行的解决方案都离我们很远。一些研究人员认为，解决我们的能源需求的答案就在星星上。从火星上的风力涡轮机到氦-3核聚变，人们越来越多地将地球的能源需求寄托在地外资源上。

他们正在寻找的来源之一是用于核聚变反应的氦-3。与核裂变相反，核聚变是将原子核分裂成两半，而核聚变是将原子核结合起来产生能量。虽然核聚变已经用氢的同位素氘和氚进行了测试，但这些反应的大部分能量是以放射性中子的形式释放出来的，这些引起了安全和生产方面的担忧。另一方面，氦-3是完全安全的。它不会放出任何污染或放射性废物，对周围地区不构成任何危险。

氦-3是氦元素的一种同位素，有两个质子，但只有一个中子。当它被加热到非常高的温度并与氘结合时，反应会释放出难以置信的能量。仅仅1公斤（2.2磅）的氦-3与0.67公斤（1.5磅）的氘结合，就能产生19兆瓦/年的能量。大约25吨的这种东西可以为美国提供一整年的能源。

唯一的问题是，我们没有25吨的氦-3就在身边。但方便的是，月球上有。事实上，科学家估计我们的月球岩石含有超过100万吨的元素。储存在这么多氦气中的能量是你在地球上所有化石燃料中发现的能量的10倍。如果你对它进行现金估值，就其在石油中的能量当量而言，氦-3每吨价值40亿美元。

剩下的唯一问题是提取氦气和微调核聚变过程的实际问题。目前的核聚变反应堆尚未达到发电所需的持续高温，而从月球表面提取的氦-3将需要大量提炼，因为它在土壤中的浓度非常低。

最有希望的天基燃料来源似乎是我们在地球上已经拥有的一种。在下一页了解为什么连五角大楼都在寻找我们自己后院以外的太阳能。

尽管太阳能唾手可得，但将其外包到平流层之外也有好处。除了更明显的原因，即避免收集太阳能电池板所带来的大量土地使用足迹之外，还有一个事实是，太阳在栅栏的另一边确实更亮。在这种情况下，是八倍的亮度。

如果没有像雨、云和夜间这样的障碍，设在太空中的太阳能电池板将比在地球上获得更集中的太阳光线。这些电池板也不会受到地球上不可避免的季节性波动的影响。

空间太阳能，或SSP，基本上与普通太阳能的工作方式相同。唯一的区别是，太阳能电池板将被安装在轨道卫星上或驻扎在月球上（在这种情况下，它将被称为月球太阳能发电，或LSP）。所产生的电力将被转换为微波并传送到地球。地面上的整流天线将收集微波并将其转换为电能。

如果这个概念看起来很夸张，考虑到通信卫星在传输你的手机通话时已经做了非常类似的事情。有些人甚至建议，太阳能电池板可以搭上通信卫星。事实上，天基太阳能得到如此多的关注的原因之一是，所有必要的设备和技术已经被开发和理解。微波的传输已经是老生常谈了，而太阳能电池或光伏电池的效率几乎是以前的三倍。

20世纪70年代的一些初步建议设想了巨大的5乘10公里（3乘6英里）的太阳能电池板阵列，将微波传送到类似大小的整流天线。这些高36,000公里（22,300英里）的地球静止卫星将一直保持在与地球有关的同一位置。虽然只要有一颗这样的卫星就能产生巨大的能量--是胡佛大坝能量输出的两倍。但发射这样一个大项目被证明在经济上是不可能的。

最近的建议是让较小的卫星持续环绕地球，这将更容易管理，并且仍然产生可观的能源输出。一颗直径小于300米的卫星在地球上空540公里的轨道上运行，有可能为1000个家庭供电。

甚至五角大楼也加入了进来，发布了一项研究，详细说明了在军事行动中的应用。日本、俄罗斯、欧洲和帕劳岛国也在研究这个问题。一些专家估计，一个测试项目可以在2012年完成，在下个世纪初之前，大量的电力可以来自太空。

现在的主要障碍，就像任何新技术一样，是成本。在月球上发射、建立和维护一个太阳能农场将需要大量的人力和资金。就像现在一样，向太空发射一个物体的成本比用飞机在全国范围内运输该物体的成本高1000倍，尽管它们使用同样多的能源。

不过，如果NASA成功地找到新一代可重复使用的运载工具，成本就会下降。更不用说一个太阳能卫星可以在不到五天的时间内收回将其送入轨道的能源。

许多人同意，当我们开始耗尽地球上的自然资源时，向天空寻求答案可能是一项很有回报的投资。

头条号(公众号)：ScienceWorks