也許，有人會(huì)覺(jué)得這個(gè)夢(mèng)想遙遠(yuǎn)。但我們也將在實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想的過(guò)程中獲益——材料技術(shù)、太陽(yáng)能利用技術(shù)都極有可能因此而飛越。這場(chǎng)仍在發(fā)酵的科學(xué)創(chuàng)想，其過(guò)程和結(jié)果都將為我們醞釀一份美好。
“將中國(guó)的主力發(fā)電站建到太空去”，這個(gè)動(dòng)人心魄的想法在北京中國(guó)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(yáng)能發(fā)電站工作示意圖（資料圖片）
傳統(tǒng)化石能源之外，誰(shuí)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(yáng)能發(fā)電站，將熾熱的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為能量，傳給地球，造福人類。
這個(gè)場(chǎng)景，是中科院院士王希季和同事們持續(xù)了30多年的夢(mèng)想。發(fā)展空間太陽(yáng)能發(fā)電站，他們認(rèn)為是解決中國(guó)能源問(wèn)題的根本出路。
煤炭、石油和天然氣，多年來(lái)一直是中國(guó)的“主食”，占據(jù)了能源消耗的九成左右。兩個(gè)預(yù)測(cè)，卻讓中國(guó)的能源“溫飽”，都變得有些奢侈。
一個(gè)是關(guān)于石油。據(jù)國(guó)土資源部規(guī)劃報(bào)告，目前我國(guó)已探明的石油只能開(kāi)采14年左右，盡管每年可以新增10億噸左右的探明儲(chǔ)量，但可開(kāi)采儲(chǔ)備相對(duì)不足的現(xiàn)實(shí)依然嚴(yán)峻。
另一個(gè)是關(guān)于煤炭。我國(guó)煤炭探明可利用儲(chǔ)量近2000億噸，按照年產(chǎn)25億噸原煤的速度推算僅供開(kāi)采80年，不過(guò)是一個(gè)人的一生。
“近些年來(lái)，我國(guó)的石油、天然氣對(duì)外依存度都超過(guò)50%。”國(guó)土資源部辦公廳副主任孫家海曾對(duì)媒體表示。
年屆九旬的王老鋪開(kāi)一沓資料，一板一眼地說(shuō)起了能源問(wèn)題。“中國(guó)對(duì)能源日益增長(zhǎng)的需求，恐怕在幾十年內(nèi)都停不下來(lái)。”王老用手指比了一個(gè)“七”，“70億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，這是專家預(yù)計(jì)的2021年中國(guó)能源消耗量。”
“有朝一日，當(dāng)中國(guó)的最后一塊煤被丟入煤爐后，中國(guó)拿什么喂飽自己?”提出這個(gè)問(wèn)題時(shí)，王老很嚴(yán)肅。嚴(yán)肅的背后，是一個(gè)令人焦急的現(xiàn)實(shí)：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(lái)：“水能，是有限的;風(fēng)能、地面太陽(yáng)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(bǔ)充是可以的，但是，解決能源問(wèn)題，我們要的是一條根本出路。”
在太空接收太陽(yáng)能，更穩(wěn)定也更有效
“取之不盡、用之不竭”，是王老對(duì)太陽(yáng)能的描述，“如果太陽(yáng)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(yáng)能，王老口中的太陽(yáng)能來(lái)自太空，“說(shuō)得更具體一點(diǎn)，就是在地球同步軌道上建設(shè)太陽(yáng)能發(fā)電站。”
地球同步軌道，離地面有3.6萬(wàn)公里，這個(gè)距離相當(dāng)于在北京和上海之間來(lái)回20多趟。為什么要千辛萬(wàn)苦把太陽(yáng)能發(fā)電站搬到這個(gè)連空氣都沒(méi)有的地方?
因?yàn)榉€(wěn)定。“在地面利用太陽(yáng)能，每天每時(shí)都在波動(dòng)，有云有霧就減弱，早午晚強(qiáng)度不一，到了晚上就完全沒(méi)有了。”王老介紹，在地球同步軌道上，99%的時(shí)間都能穩(wěn)定接受陽(yáng)光。
也因?yàn)榉€(wěn)定，所以更有效率。“相同時(shí)間內(nèi)，太空的日照強(qiáng)度是地表平均日照強(qiáng)度的5—12倍。”中國(guó)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(shì)。
世界主要航天國(guó)對(duì)空間太陽(yáng)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(shí)現(xiàn)空間發(fā)電的夢(mèng)想。在國(guó)內(nèi)，中科院在《空間太陽(yáng)能電站技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè)和對(duì)策研究報(bào)告》中提出了“四步走”戰(zhàn)略，認(rèn)為2030—2050年我國(guó)有可能研發(fā)出第一個(gè)商業(yè)化空間太陽(yáng)能發(fā)電站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)空間太陽(yáng)能發(fā)電站商業(yè)運(yùn)行。
而在侯欣賓看來(lái)，在走向這個(gè)目標(biāo)的路途中，隱藏著更大的福利：“空間太陽(yáng)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(huì)引領(lǐng)很多技術(shù)的發(fā)展。”太陽(yáng)能電池或許會(huì)因此變得更耐用而且有效率，材料技術(shù)也可能得到一個(gè)巨大的提升，“過(guò)程所產(chǎn)生的影響可能不會(huì)亞于結(jié)果。”
王老則認(rèn)為，空間太陽(yáng)能發(fā)電站建成之后，將創(chuàng)造一個(gè)隨時(shí)隨地充滿能量的神奇國(guó)度?？臻g太陽(yáng)能發(fā)電站通過(guò)巨型太陽(yáng)能電池板接收空間太陽(yáng)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(shí)間、任意地點(diǎn)，手機(jī)、電器乃至汽車都可以處于充電狀態(tài)。(見(jiàn)圖)“將從根本上改變?nèi)祟惈@取能源的地點(diǎn)和方式，可能會(huì)引起新的產(chǎn)業(yè)革命。”
國(guó)家“十二五”規(guī)劃中提出搶占空間科學(xué)等領(lǐng)域未來(lái)科技競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。而在王老看來(lái)，空間太陽(yáng)能發(fā)電站是最好的施展舞臺(tái)。
將萬(wàn)噸級(jí)發(fā)電站送入太空，仍是個(gè)難題
盡管太陽(yáng)能是取之不盡的，但地球同步軌道上適合我國(guó)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(lái)，中國(guó)應(yīng)該主動(dòng)“搶座”。
而侯欣賓認(rèn)為，相較于日、美的研發(fā)工作，中國(guó)甚至還沒(méi)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(dāng)于在擬定一份路線圖。”中國(guó)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(gè)空間太陽(yáng)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(guò)10噸，但一座空間發(fā)電站起碼是萬(wàn)噸級(jí)別的，怎么把它送到天上去，并且一部分一部分地組裝起來(lái)，這對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)而言是個(gè)非常大的考驗(yàn)。”侯欣賓甚至沒(méi)有想出實(shí)現(xiàn)的具體方法。
如果說(shuō)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(guó)似乎也沒(méi)有準(zhǔn)備好。“盡管科技界擬定了路線圖，但是更高的層面還沒(méi)有出臺(tái)一個(gè)完整的方案。”侯欣賓認(rèn)為，只有搭起了一個(gè)系統(tǒng)框架，才能去分解任務(wù)，逐個(gè)擊破，現(xiàn)在的研討，往往是“東一榔頭、西一棒槌”。
“中國(guó)有搶先建設(shè)空間太陽(yáng)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(shí)。”在王老看來(lái)，只要國(guó)家集中力量去做，我們就能在空間開(kāi)發(fā)領(lǐng)域形成優(yōu)勢(shì)，“這一條路，是可以走通的。”
