美帝革命突破,首次实现太空电力无线传输回地面?别急,又落后了

近日,美帝那边传来一则令恨国党们欢呼雀跃的消息:加州理工学院在马斯克太空探索公司(Space X)的协助下,在太空发电领域取得巨大突破,实现了电力的远距离无线传输,将太空中的太阳能转化为微波的形式,传回地面,可不受天气影响,24小时全天候发电,即便深更半夜也能接收和使用来自太空的太阳能。

有人不吝溢美之词,将此称为“从理论到实际的惊人突破”“从0到1的重大突破”

从加州理工学院公布的太空太阳能项目新闻稿的内容可以看出,其项目名为MAPLE,即利用处于低轨道的微波阵列将电力转移至地面目标。2023年1月,通过太空探索技术公司发射了在轨太空太阳能演示器(SSPD-1),而后经过数月的调试和实验,该团队终于成功将太空收集的太阳能以无线传输的方式(微波方式)发送至指定的地面接收地点,——加州理工学院帕萨迪纳校区戈登和贝蒂摩尔工程实验室屋顶上的接收器。

此举意味着太空太阳能的商业化应用,已经迈出了重要的一步。

该团队的研究人员表示,他们尽管身处地面,但却可以通过编程阵列来调整太阳能的传输方向,进一步优化能源传输的效率。

据悉,该项目于2011年启动。彼时,Irvine公司董事长、加州理工学院董事会终身成员唐纳德布伦对太空太阳能的潜力很感兴趣,便找到加州理工学院时任校长让-卢·夏莫,讨论创建一个太空太阳能研究项目,并与自己的妻子布瑞吉通过唐纳德布伦基金会捐助了1亿多美元用于支持该项目进行研究和教授职位评定。

除了MAPLE 之外,该项目团队还有另外两个主要实验:

其一,DOLCE(译作多思,可部署在轨超轻复合材料实验),一个 6 英尺乘 6 英尺的结构,展示了模块化航天器的架构、封装方案和部署机制;

其二,ALBA(译作阿尔芭),包含 32 种不同类型的光伏电池,可以评估在恶劣的太空环境中最有效的电池类型。

从研究角度来看,未经过滤的阳光远比穿越大气层后到达地面的阳光强烈得多,倘若能制造出足够实用的轨道阵列光,那么就将不再受到黑暗或恶劣天气的干扰,实现24小时太空发电与传输。

而这一切建立的基础则是——成熟的光伏技术、高质量的轻量电子元件、越来越便宜的元器件成本和天地往返运输成本。

仔细瞧瞧这个基础条件,中国不仅全部具备,而且在上述几个方面还遥遥领先。

中国难道会错过这个赛道?

当然不会。

在中国宏大的“逐日工程”面前,加州理工学院的项目只能说是“小巫见大巫”,小打小闹。按照计划,中国将于2028年在太空建造第一座千吨级的太阳能发电厂,相当于要在太空中建造一个三峡工程。

在地球同步轨道上,每平方米的太阳能可以产生1300多瓦的热能,若是能在轨道上把这些热能全部收集起来,通过激光或微波的方式发回地面,由地面转变成电能后再送往千家万户,甚至从固定的目标拓展至移动的目标(例如,行驶中的车辆、飞机,无人机,卫星等等),这个清洁能源的未来用途,绝对不可限量。

中国工程院院士、运载火箭与航天工程专家、长征三号乙运载火箭总设计师龙乐豪院士在央视节目《鲁健访谈》中提到“空间太阳能电站”时表示,在距离地面3.6万公里高度的地球轨道上,铺设一个宽约1公里左右的太阳能电磁带,绕行地球一圈,每年接收的能量就等于地球上已知可开采石油的总储量所产生的全部能量。

古有夸父逐日,今有逐日工程。

2013年底,多位院士联名建议,提出的《关于尽早启动我国太空发电站关键技术研究的建议》方案获批,中国空间太阳能电站研究开始步入发展快车道。

2014年,工信部、发改委、科技部等16个部委组织了来自国内的130余位专家开展技术论证工作。西安电子科技大学段宝岩院士团队提出的欧米伽空间太阳能电站设计方案,比美帝的阿尔法方案更具优势:控制难度下降,散热压力减轻,功质比(天上系统的单位质量所产生的电)提高约24%。

2019年1月9日,中国“逐日工程”在西安电子科技大学正式启动,着手开展空间太阳能电站研究以及地面上的论证工作。逐日工程的全称为 “空间太阳能电站系统项目”。

2022年6月5日,世界首个全链路全系统的空间太阳能电站地面验证系统通过专家组验收。中国工程院院士、西安电子科技大学(以下简称西电)教授段宝岩带领“逐日工程”研究团队研制的这一验证系统突破并验证了高效率聚光与光电转换、微波转换、微波发射与波形优化、微波波束指向测量与控制、微波接收与整流、灵巧机械结构设计等多项关键技术,实现了从跟日、聚光、光电转换、微波发射到微波接收整流等完整过程。

西电南校区:“逐日工程”空间太阳能电站地面验证系统

也就是说,中国在2022年时便已成功测试了一项崭新的革命性技术——在外太空收集太阳能,将其转化为微波或激光,再以无线传输的方式传回地面。

该技术属于清洁能源,取之不尽用之不竭,可以长远解决能源短缺以及碳排放等问题,有望在不久的将来彻底改变全球能源的整体格局。

目前,令人感到欣喜的是,在“逐日工程”项目组中,80后和90后科研人员的占比已经达到了61%。而段宝岩院士带领的研究团队,已经实现了一对一的定点传输,现在已经将主要精力投入到了微波大功率无线传输一对多等方向的研究探索中。

同年6月下旬,中国空间技术研究院董士伟团队在《中国空间科学技术》上发表论文称,中国将于2028年发射试验卫星,用以测试验证从太空到地面400公里的无线电力传输技术。据悉,这颗卫星可以将太阳能转换为微波或激光,然后以能量束的方式引导至包括固定位置和移动卫星在内的各种目标,进行实际应用层面。

如是,中国将提前两年,于2028年在太空中建造世界第一座太阳能发电厂。

中国关于“空间太阳能电站”的规划大体上分为:“三小步”“两大步”。项目中期规划为2015-2030年,远期规划为2030-2050年。

“三小步”指的是:

(1)地面、浮空试验;

(2)空间电能管理;

(3)天地无线能量传输试验;

“两大步”指的是:

(1)进行MW级系统试验验证;

(2)建造GW级商业电站。

平心而论,倘若该项目稳扎稳打,最终能顺利实现全部预定目标,那将是堪比人类实现可控核聚变的伟大突破与飞跃,清洁能源技术的革命将会推动人类进行一个发展的全新时代。届时,困扰人类社会与科技发展的能源与环保问题将会得到极大的解决。

也正因为如此,许多人将中国的空间太阳能电站称之为:太空三峡工程。

据此,笔者在科幻小说《灵能4996》中描绘了一幅更为宏大的太空远景,展现了中国气势磅礴的太空电站与太空城市。

无线电力传输,曾是特斯拉的伟大梦想。

在没有对西方近代科技史作梳理和剖析前,热爱物理的笔者一直对特斯拉心生神往,认为他与爱因斯坦一样,都是人类当之无愧的伟大科学家。但自从发现西方伪史,并身体力行在科技史上第一次全面、系统地分析论证完西方的科技发迹史,以及所谓的一个个科学大神的把戏后,笔者对他们的东方科技源头有了一个全新的、更高的认识。那种早年对西方科学和西方大神的“不明觉厉”般的崇拜,也悄然转变为对中华文化的由衷感叹、由衷敬仰、由衷赞美,对华夏先辈与无数英雄儿女的由衷崇拜,——五体投地的崇拜。

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页面更新:2024-03-13

标签:太空   加州   地面   理工学院   电站   中国   微波   太阳能   落后   电力   工程   空间

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