太空移民
宇宙深邃,太空飘渺,令人神往。古今中外,人世间多少神话故事、科学幻想,期望有一天人类能“上九天揽月”,移居到那美妙的“天上人间”。
自1957年苏联发射第一颗人造卫星以来,人类先后向太空成功发射了各种卫星、飞船探测器,并顺利地登上了月球。科学家们预计,人类移民太空已为期不远了。
太空港
21世纪初,人类将在近地轨道、围绕月球和火星轨道,以及在地一月系统中的自由点上陆续建成空间港,作为空间客运的转运站。其间将有巡天飞船常年巡回飞行,又有转运飞船像驳船一样在空间港与巡天飞船之间接货物和人员。当近地空间港和火星空间港建成成后,便形成一个完整的航天运输网络。人类如要长期地居月球、火星和空间港上工作、生活、定居,必须不依赖于地球而开发完全能自给自足的生物圈,并建成立初期前哨站和基地,形成开发太阳系的完整系统。
太空桥
21世纪,人类将进一步发展空间技术,开辟通天路,架设星际桥,实现开拓天疆的伟大理想。通过降低将有效载荷运输到轨道上的费用,把载人和载货的任务分开。运货仍采用大型运载火箭;载人则采用有翼天地往返运输系统,使其全部能重复使用。其中,人们将要创造出具有多种优良性能如应急、机动性良好的空天飞机,可以水平起飞、水平降落。设计方案有X-30试验机(“东方快车”)、霍托尔、森格尔等。
太空发电厂
目前,一些国家正在酝酿一项解决地球能源危机的计划枣建造太空发电厂。太空发电厂由两部分组成:太空部分——太阳能发电卫星,地面部分——接收电站。用火箭将太阳能发电卫星发射到空间轨道上,发电卫星在太空将太阳能转化成电能,通过微波传送到地面接收电站,再向用户供电。
太阳是个巨大的能源库,太阳辐射发出巨大的能量。由于地球有层“厚厚的外衣”,射向地球的太阳能大部分都被吸收掉了。因此只有把发电卫星发射到空气稀薄的外层空间轨道上去,才能充分地将太阳能转化为电能。
1992年,日本宇宙科学研究所制造了一颗小型太阳能发电卫星,其外形为三角柱形,设计输出功率为1万千瓦,卫星轨道高度为1000千米。发电卫星上安装有送电天线和由非晶硅组成的板状太阳能电池阵,每2小时绕地球一周。当卫星运行接近地面接收天线时,立即发射频率为2450兆赫的微波,并把微波集成一股射向地面接收天线。
据美国国防部防卫尖端技术研究计划局新近透露,美国打算在2000年前后向空间发射5~16座100千瓦级的小型核电站,并进一步研制
太空发电站,是不是未来能源的方向,她能实现吗?
太空发电站,是不是未来能源的方向,他能实现吗?
1968年,美国科学家彼得·格雷泽博士提出了一个大胆而有才华的想法。
既然人造卫星可以利用太阳光获取电能,那么我们是否可以利用卫星建造太空发电站,将电能传输到地面?
这个想法无疑是相当诱人的。因为,在太空使用太阳能要比在地球表面使用太阳能优越得多。
首先,由于地球自转的原因,地球表面总是有一面背向太阳,太阳能有将近半天不能充分利用,而太空中基本没有白天和黑夜,即使有阴影,也是很短的时间。其次,太阳光通过大气到达地球表面时,辐射强度被大大减弱,到达地面的太阳光有相当一部分被反射回来。据专家推测,太空接收的太阳能至少是地球的四倍。
在太空建造电站时,不需要考虑位置,不像地球上受纬度、地理环境、云层的影响,这是太空电站的优势之一。
除此之外,太空发电站无需储能设备就能持续向地球输送电能。如果在太空中建造足够数量的太阳能发电站,地球将成为一个无烟的世界,煤和石油进入燃料博物馆。
多么诱人的前景!当然,实现愿景需要付出艰苦的努力。但是想象不等于幻想。人类已经将太阳能电池送入太空,并掌握了一定的空间技术。
建造一个太空发电站不是不可能的。目前已有几个国家提出了设计方案。其中一个方案是在地球同步轨道上建造一个大型卫星发电站。
在这个轨道上,卫星绕地球飞行的时间与地球自转一周的时间完全相同,因此可以用来将收集到的太阳能转换成电能,然后通过微波发生器 24小时传送到地面接收站。由于太阳能电池的光电转换效率不高,一般不超过20%,建造大型空间电站所用的材料量相当可观。据计算,要建造一座8000万千瓦发电能力的太空电站,需要数百亿个电池、64平方公里的太阳能电池板和几万吨重的发射天线。
这样的怪物,很难发射和建造!专家们的计划是把零件拆成零件,用航天飞机在地球和太空之间来回穿梭,把零件一个个运到 3万多公里的卫星轨道上组装。这绝对是一个前所未有的巨大工程!虽然目前太阳能电池的效率不高,但它的出现毕竟给人们带来了希望。20世纪70年代,美国发射的太空实验室拥有近15万个小型太阳能电池,可产生11.5千瓦的电能。
近年来,科学家们一直在研究提高太阳能电池光电转化率的方法。预计到 21世纪初,太阳能电池的光电转化率一般可以提高到30%以上,重量可以降低到原来的1/
美国计划在下个世纪初建造 60颗太阳能卫星,每颗发电能力为500万千瓦,并计划在本世纪末开始建造世界上第一座太空太阳能发电站。
1990年,日本试制了世界上第一台微波功率传输装置,并开始设计发射功率装置,准备在太空安装一个发电能力500万千瓦、面积约10平方公里的太阳能电池板,利用微波功率传输装置将电能传回地面接收站。如果试验成功,计划在50年内在宇宙中建造一座太阳能发电站。美国也把目光投向了月球,准备利用月球上的当地材料制造电站设备,在月球上建造大型太阳能电站。