也許，有人會覺得這個夢想遙遠。但我們也將在實現(xiàn)夢想的過程中獲益——材料技術(shù)、太陽能利用技術(shù)都極有可能因此而飛越。這場仍在發(fā)酵的科學創(chuàng)想，其過程和結(jié)果都將為我們醞釀一份美好。
“將中國的主力發(fā)電站建到太空去”，這個動人心魄的想法在北京中國空間技術(shù)研究院一幢并不起眼的小樓里發(fā)酵著。一位耄耋老人，給我們描述了一幅美妙圖景。
空間太陽能發(fā)電站工作示意圖（資料圖片）
傳統(tǒng)化石能源之外，誰能成為“新主力”？
在漫漫太空之中、地球同步軌道之上，飄著一座座面積可比故宮的太陽能發(fā)電站，將熾熱的太陽光轉(zhuǎn)化為能量，傳給地球，造福人類。
這個場景，是中科院院士王希季和同事們持續(xù)了30多年的夢想。發(fā)展空間太陽能發(fā)電站，他們認為是解決中國能源問題的根本出路。
煤炭、石油和天然氣，多年來一直是中國的“主食”，占據(jù)了能源消耗的九成左右。兩個預(yù)測，卻讓中國的能源“溫飽”，都變得有些奢侈。
一個是關(guān)于石油。據(jù)國土資源部規(guī)劃報告，目前我國已探明的石油只能開采14年左右，盡管每年可以新增10億噸左右的探明儲量，但可開采儲備相對不足的現(xiàn)實依然嚴峻。
另一個是關(guān)于煤炭。我國煤炭探明可利用儲量近2000億噸，按照年產(chǎn)25億噸原煤的速度推算僅供開采80年，不過是一個人的一生。
“近些年來，我國的石油、天然氣對外依存度都超過50%。”國土資源部辦公廳副主任孫家海曾對媒體表示。
年屆九旬的王老鋪開一沓資料，一板一眼地說起了能源問題。“中國對能源日益增長的需求，恐怕在幾十年內(nèi)都停不下來。”王老用手指比了一個“七”，“70億噸標準煤，這是專家預(yù)計的2021年中國能源消耗量。”
“有朝一日，當中國的最后一塊煤被丟入煤爐后，中國拿什么喂飽自己?”提出這個問題時，王老很嚴肅。嚴肅的背后，是一個令人焦急的現(xiàn)實：除了煤炭、石油和天然氣，它們潛在的“接班人”都有各自的缺陷。
王老掐起指頭，一一數(shù)來：“水能，是有限的;風能、地面太陽能，不穩(wěn)定;核能，存在一定的安全隱患。這些能源滿足部分需求和作為補充是可以的，但是，解決能源問題，我們要的是一條根本出路。”
在太空接收太陽能，更穩(wěn)定也更有效
“取之不盡、用之不竭”，是王老對太陽能的描述，“如果太陽能成為主力能源，那我們就不用把地球挖得千瘡百孔了。”
不同于我們一般理解的太陽能，王老口中的太陽能來自太空，“說得更具體一點，就是在地球同步軌道上建設(shè)太陽能發(fā)電站。”
地球同步軌道，離地面有3.6萬公里，這個距離相當于在北京和上海之間來回20多趟。為什么要千辛萬苦把太陽能發(fā)電站搬到這個連空氣都沒有的地方?
因為穩(wěn)定。“在地面利用太陽能，每天每時都在波動，有云有霧就減弱，早午晚強度不一，到了晚上就完全沒有了。”王老介紹，在地球同步軌道上，99%的時間都能穩(wěn)定接受陽光。
也因為穩(wěn)定，所以更有效率。“相同時間內(nèi)，太空的日照強度是地表平均日照強度的5—12倍。”中國空間技術(shù)研究院空間新系統(tǒng)研發(fā)室副主任侯欣賓更是用研究數(shù)據(jù)佐證空間的優(yōu)勢。
世界主要航天國對空間太陽能發(fā)電站的話題已經(jīng)討論了40多年，日本媒體更是宣稱在2025年后實現(xiàn)空間發(fā)電的夢想。在國內(nèi)，中科院在《空間太陽能電站技術(shù)發(fā)展預(yù)測和對策研究報告》中提出了“四步走”戰(zhàn)略，認為2030—2050年我國有可能研發(fā)出第一個商業(yè)化空間太陽能發(fā)電站系統(tǒng)，實現(xiàn)空間太陽能發(fā)電站商業(yè)運行。
而在侯欣賓看來，在走向這個目標的路途中，隱藏著更大的福利：“空間太陽能發(fā)電站是目前能夠設(shè)想的最大空間基礎(chǔ)設(shè)施工程。這么大的工程，會引領(lǐng)很多技術(shù)的發(fā)展。”太陽能電池或許會因此變得更耐用而且有效率，材料技術(shù)也可能得到一個巨大的提升，“過程所產(chǎn)生的影響可能不會亞于結(jié)果。”
王老則認為，空間太陽能發(fā)電站建成之后，將創(chuàng)造一個隨時隨地充滿能量的神奇國度?？臻g太陽能發(fā)電站通過巨型太陽能電池板接收空間太陽能，并以微波束的形式輸送至地面接收設(shè)備、轉(zhuǎn)化為電能。這樣，不需四處尋找插座，任何時間、任意地點，手機、電器乃至汽車都可以處于充電狀態(tài)。(見圖)“將從根本上改變?nèi)祟惈@取能源的地點和方式，可能會引起新的產(chǎn)業(yè)革命。”
國家“十二五”規(guī)劃中提出搶占空間科學等領(lǐng)域未來科技競爭制高點。而在王老看來，空間太陽能發(fā)電站是最好的施展舞臺。
將萬噸級發(fā)電站送入太空，仍是個難題
盡管太陽能是取之不盡的，但地球同步軌道上適合我國使用的位置仍然是有限的。“如果不搶先一步，就有可能丟失最有利的位置。”在王老看來，中國應(yīng)該主動“搶座”。
而侯欣賓認為，相較于日、美的研發(fā)工作，中國甚至還沒到談?wù)?ldquo;搶”不“搶”的階段，“咱們更多的還是屬于草擬階段，相當于在擬定一份路線圖。”中國遲遲不上手，技術(shù)是掣肘的主因。
面積大、體積重、功率高，這三個空間太陽能發(fā)電站的特性讓許多技術(shù)人員都望天興嘆。“我們現(xiàn)在的飛船不過10噸，但一座空間發(fā)電站起碼是萬噸級別的，怎么把它送到天上去，并且一部分一部分地組裝起來，這對現(xiàn)有的技術(shù)而言是個非常大的考驗。”侯欣賓甚至沒有想出實現(xiàn)的具體方法。
如果說這些技術(shù)難題只是停留在“術(shù)”的層面，那么即使在“道”的層面，中國似乎也沒有準備好。“盡管科技界擬定了路線圖，但是更高的層面還沒有出臺一個完整的方案。”侯欣賓認為，只有搭起了一個系統(tǒng)框架，才能去分解任務(wù)，逐個擊破，現(xiàn)在的研討，往往是“東一榔頭、西一棒槌”。
“中國有搶先建設(shè)空間太陽能發(fā)電站的基礎(chǔ)條件，也不乏搶先的人才，但一定要先有搶先的意識。”在王老看來，只要國家集中力量去做，我們就能在空間開發(fā)領(lǐng)域形成優(yōu)勢，“這一條路，是可以走通的。”
