在太阳附近建发电站,是否能解决地球能源问题,可行性有多高?

冬季已至,欧洲大地上普遍蔓延着担忧能源的情绪。就在欧洲人本就担心燃料不足的情况下,德国宣布叫停“北溪-2”项目。

目前想要在2022年上半年重新启动“北溪-2”的希望十分渺茫。人们在是否关停煤电发电厂的问题上争执不休,在这样的背景下,寻找绿色的清洁能源显得极为关键。如果在太阳附近修建“发电站”,是否能解决地球能源问题呢?

中国首颗太阳探测器曝光,为何航天大国都将目光投向太阳?

2018年8月12日,美国宇航局成功发射太阳探测器Parker Solar Probe(帕克)。这是人类历史上第一个飞入太阳日冕的飞行器,其位于太阳表面上方590万公里内。帕克探测器所携带的仪器在太阳附近探测到了等离子体、磁场和波、高能粒子和尘埃,并且提供日冕结构成像,为人们一步一步的揭开太阳的神秘面貌。

而在2021年10月14日,国家航天局批复的 “羲和号”于太原卫星发射中心顺利升空,揭开我国太阳空间探测的序幕。

和帕克探测器要抵近太阳表面不同,羲和号卫星是远程观测太阳,研究太阳低层大气以及太阳爆发活动的物理机制。

随着人们对太阳的越发了解,围绕太阳展开的一系列活动也就不远了。

另类戴森球:太阳发电站能行吗?

回归正题,前文提到的在太阳附近修建类似发电站的人工天体或者建筑,借助的就是弗里曼·戴森在1960年提出的“戴森球”理论。戴森认为,太阳系各大行星都只接收了大约1/109的太阳辐射能量。如果能够用一个巨大球体截获发部分太阳辐射能量,将会得到大量的清洁能源。

如果真能实现戴森球,其获取的能量输出足以支撑人类文明发展到星际旅行。

但就目前来说,人类的科技根本修建不了戴森球。不过,中国人说修建不了戴森球,搞个太空太阳能发电站总可以吧?

2016年,中国航天科技集团五院载人飞船系统总设计师张柏楠向媒体透露,航天五院的科学家已经开展太空太阳能电站的具体研究工作。

根据空间太阳能电站发展“四步走”设想,2011年~2020年是技术研究阶段,而到了2021年~2025年,我国将会利用空间站平台,在航天员的参与下完成我国第一个低轨道空间太阳能电站系统研制,并开展系统验证。

到2026年~2040年时,就开始进一步的研究经济和技术上更可行的方案,突破轨道间大功率电推进技术。而在最后阶段2036年~2050年,就是我国第一个商业化空间太阳能电站系统的现世时间,实现空间太阳能电站商业运行,预计运行寿命达到30年以上。

空间太阳能电站技术面临的难点

设想虽然好,但想要建设能够商业化的空间太阳能电站,面临的技术难点还是很大的。

太阳能电站的规模非常大,质量基本要万吨以上,我国目前的运载技术还达不到要求。其次还很考验特殊结构和空间组装、电源管理和热控技术。

除了技术,空间太阳能电站还会涉及对飞行器的影响,容易被太空垃圾损害、难维修等。最大的还是成本问题,建造一个空间太阳能发电站,大约需要耗资3000亿~10000亿美元,即便是大国也无法支撑。如果没有新的概念、新的技术和大规模商业化的可能,修建太阳能发电站就是赔本买卖。

最好的办法就是世界各国团结起来。以美国为首的太空强国早在很多年前就开始进入国际空间站进行2000多项研究,他们已经拥有或发现的技术,是我们现在最需要的。而我们所拥有的技术,也能给他们带来帮助。

例如美国一骑绝尘的抗辐射技术,就能为我国空间站活动带来很大的帮助。2016年,来自哈佛大学的WLNAD类物质衍生物因得到NASA的授奖,进入到了科技爱好者的视野。

如今,WLNAD类物质衍生物已经被NASA应用在太空活动中,用于减少宇航员受到的辐射伤害。除此之外,Twin Project项目的科学家克里斯·梅森还表示,NASA的科学家已经利用编辑技术创造出了Dsup细胞。这种细胞在整合到人类的基因组和新细胞系后,表现出极高的抗辐射能力,其能在受到模拟宇宙辐射时减少80%的损伤.

技术的互补,是人类太空技术快速发展的最佳通道。在能源紧缺和碳危机步步紧逼的今天,相互合作才有利于人类命运共同体。

地球是人类的摇篮,人类文明一旦过了“婴儿期”,终究会朝着太空走去。太空注定是人类的未来,或许在这一代人的有生之年,我们就能看到人类走进太空,迎来一段文明的飞跃期,你们期待吗?