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我國正在開發(fā)一個空間太陽能發(fā)電站，該空間站可以收集太陽能，并將其以微波束的形式發(fā)送到地球用于發(fā)電。中國科學(xué)家表示，他們利用一種以蝴蝶為靈感的實用解決方案，解決了在太空中產(chǎn)生強大能量束的重大挑戰(zhàn)。


這個巨型基礎(chǔ)設(shè)施有一個約1公里寬的碗狀主體，碗的內(nèi)表面被設(shè)計成面向太陽，由反射鏡組成，它可以捕捉陽光并將其集中在發(fā)電機上，桿狀發(fā)電機再將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。

根據(jù)這項名為OMEGA-2.0的計劃，發(fā)電機將使用許多模仿“蝴蝶翅膀”形狀和結(jié)構(gòu)的大型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)來散熱。“翅膀”上有細(xì)小的靜脈，里面有流動的液體，用于熱交換。

過熱一直是該項目讓工程師們最頭疼的問題之一，但根據(jù)他們的計算，仿生結(jié)構(gòu)可以有效地將流體攜帶的熱量輻射到太空，并將發(fā)電機的溫度降低近一半，降至50多攝氏度。

中國空間太陽能發(fā)電廠項目的首席科學(xué)家段寶巖在同行評審期刊《中國科學(xué)技術(shù)》上的一篇論文中說，“這是一個創(chuàng)新的設(shè)計”。他表示，蝴蝶翼結(jié)構(gòu)不僅最大限度地提高了輻射散熱面積，而且達(dá)成了最輕的質(zhì)量”。


2017年，段的團隊提出了最初的OMEGA計劃——向地球發(fā)送超過3萬公里的能量。該設(shè)計的特點是“全球形結(jié)構(gòu)”，整個裝置就像一個球，陽光會穿過球的半透明薄膜，到達(dá)里面的發(fā)電機。

根據(jù)計算機模擬估計，OMEGA發(fā)電站每公斤重量可以產(chǎn)生8.4千瓦的電力。段的團隊表示，這比任何其他空間太陽能發(fā)電站的設(shè)計都更有效。

然而，球體結(jié)構(gòu)也帶來了巨大的工程挑戰(zhàn)。例如，發(fā)電機可能會在球內(nèi)積聚大量熱量，從而影響一些關(guān)鍵部件的運行。另外，薄膜結(jié)構(gòu)還需要一層特殊的涂層，可以讓陽光進入，但要防止陽光出去。根據(jù)段的說法，開發(fā)一種新的涂層材料來滿足該項目的要求是非常困難的。

不過，OMEGA-2.0設(shè)計中的碗狀結(jié)構(gòu)將發(fā)電機置于一個開放的空間，可以使用蝴蝶翼散熱器，這意味著不需要添加特殊的涂層材料。


除此之外，OMEGA-2.0還采用了一些新的太空技術(shù)，它用一對更小的圓盤形天線取代了早期的巨型微波發(fā)射器，類似于預(yù)警機上的雷達(dá)。這些天線沒有運動部件，但它們可以操縱微波并將能量束定向到幾乎任何方向。

據(jù)段說，新的太陽能發(fā)電廠還將配備超高功率電力推進系統(tǒng)。上海正在開發(fā)兆瓦級離子推進器，預(yù)計將比火箭發(fā)動機消耗更少的燃料，并使空間站在它的位置保持很長一段時間。

我國計劃在大約兩年內(nèi)進行首次空間對地能源傳輸實驗。該實驗將由一顆軌道衛(wèi)星在遠(yuǎn)低于太陽能站的高度進行，以此來驗證無線能源傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。

原標(biāo)題：以蝴蝶為靈感，中國空間太陽能電站獲新突破！兩年內(nèi)進行對地傳輸