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未来科技:太空光伏发电计划(2)

  以发电量为100万千瓦计算,资材的重量约为1.5万吨。即使每次能够发射50吨,也要发射300次。因此,资材的运输不能使用一次性火箭,必须将航天飞机等可以重复使用的太空飞机实用化。在此前提下估算,整体的成本至少需要1~2万亿日元以上,“考虑到利润,以现在的技术还难以实现”(JAXA工作人员)。

  供电方式不只是手机等使用的微波。JAXA还考虑采用波长仅为微波约5万分之1的激光。

  微波可以不受天气影响进行供电,但如上所述,微波存在导致负责供电的卫星和负责受电的天线大型化的问题。另一方面,激光虽然能实现装置的小型化,但容易受到云和雨的遮挡,无法充分发挥宇宙太阳能的优势。而且,如果天线受电不准确,还有可能危害人体健康。二者都各有长短。

  除此之外,包括如何确保设置受电天线的大片用地、如何取得宇宙光伏发电使用的电波波段在内,课题还有很多。

  考虑到这些情况,美国决定冻结计划。那么,日本为什么还在坚持研究呢?

  这从2015年3月在兵库县内进行的验证实验可以一探究竟。

  JAXA、推进机构、三菱电机等,开展了将电能转换成微波,向54m开外的受电天线发送的实验,得到的电能超过了预期。

  54m与3.6万公里似乎相去甚远,但推进机构的中村说:“只要建立起根据受电部的天线发出的信号,准确输送电波的技术,就能提高转换效率,延长传输距离。”

  向无人机无线供电

  微波供电和受电天线——奠定宇宙光伏发电基础的这两项基础技术,还可以应用于其他领域。

  比如说,无人机充电一次可飞行几十分钟左右。目前还需要在断电前返回地面的充电基地,而使用微波无线供电的话,就可以持续飞行。

  福岛第一核电站的报废作业、桥梁和高速公路等基础设施的检查等,无人机的活用范围将飞跃式扩大。甚至可能出现自动为特定区域内的手机充电的服务等。

  通过推进宏伟的宇宙太阳能计划,加快必要的基础技术的革新速度,从而回馈社会——出于这样的目的,日本政府决定继续实施计划。

  其效果还带动了其他技术。开发发电卫星配备的玻璃镜的日本电气硝子以宇宙太阳能为契机,拓展了业务范围。

  日本电气硝子于2010年,应JAXA“制造1m2重100g的玻璃镜”的要求,着手对玻璃进行轻量化。在2014年成功开发出了世界最薄、约为0.03mm的玻璃。为得到手机等产品的采用,该公司正致力于生产的稳定化。回顾当时,执行董事薄膜业务部长金井敏正说:“宇宙太阳能计划推动了技术革新。”

  虽然成本、技术等课题还为数众多。但放弃宇宙光伏发电还为时尚早。

  宇宙系统开发利用推进机构等为实现小型发电系统,已经行动了起来。他们没有一次性建设巨型设备,而是要发射多颗小型卫星。计划通过连接卫星,慢慢扩大规模,借此降低成本。

  能源问题是人类永远的课题。作为引领人类从根本上解决这一课题的梦幻技术,宇宙光伏发电肩负着重望。


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