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俄罗斯科学家关于太空能源的新设想

2012年07月23日08:12    来源:科技日报     手机看新闻

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  从太空获取能量的想法始于人类太空探索之初,但由于技术的限制,对上世纪来说,从太空获取能量,由于成本高、效率低而不具备可行性。

  近年来,由于新技术、新材料的发展,以及对开辟新能源途径的迫切需求,使得从太空获取能量的想法再次成为全球科学家研究的热点。2007年,美国通过了“安全战略需求下的空间太阳能”计划,俄罗斯作为传统的航天大国,也在积极从事该领域的研究。

  传统的从太空获取能量设想为,用绕地球轨道运行的太阳能电池板发电,而后将电能转换为射频电波传送至位于地球的接收站,再将射频电波转换为电能。在地球轨道高度,由于没有大气层的屏蔽,太阳辐射的能量密度约相当于地球表面能量密度的1.5倍,再排除由于地球阴影不能生产能量的时间,轨道发电既不受昼夜交替的影响,也不受天气条件或者季节变化的限制。因此,得到的太阳能约是地球上可利用太阳能的10倍。

  俄罗斯科学家提出了新的设想,即不仅仅使用太阳能电池板,还使用另外的三级联合发电系统,这种发电系统包括非平衡态等离子磁流体发电机、燃气涡轮装置和蒸汽涡轮装置。工作原理为,在光纤的作用下,光能被聚集到三级发电系统的加热体,并将其中的惰性气体和碱金属蒸汽加热至4000摄氏度,随后形成非平衡态等离子体,其中较重的原子温度达到4000摄氏度,而轻的电子温度则达到1.5-2万摄氏度,经过磁流体发电机产生电能后,热惰性气体及碱金属蒸汽进入热交换器,在燃气涡轮装置及蒸汽涡轮装置中可以再次产生电能。

  目前的技术水平,使用磁流体及涡轮发电机,能实现10公斤装置产生1千瓦电量,科学家预测,在未来新材料的支持下,这一比例将达到0.1-0.5公斤/千瓦,这将极大的减少发射成本,并最终使太空电站成为可能。

(责任编辑:赵竹青、马丽)

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