Skip to Content Facebook Feature Image

美國衛星首次成功向地球傳送太陽能 證明「天基能源」步向現實 中國「逐日工程」空間太陽能電站實驗 早已開始

博客文章

美國衛星首次成功向地球傳送太陽能  證明「天基能源」步向現實 中國「逐日工程」空間太陽能電站實驗 早已開始
博客文章

博客文章

美國衛星首次成功向地球傳送太陽能 證明「天基能源」步向現實 中國「逐日工程」空間太陽能電站實驗 早已開始

2023年06月08日 11:34 最後更新:11:37

在太空中收集太陽能並傳回地球,已出現研究突破。

6月1日,實驗搭建者、美國加州理工學院宣佈,1月發射的一顆衛星已將微波束的能量導向太空中的目標,甚至還將一部分能量發送到地球的探測器上。歐洲空間局(ESA)太空科學家維珍頓(Sanjay Vijendran)說,「以前沒有人這樣做過,他們通過展示這種能力,為這個夢想的實現增加了信心。」

加州理工學院順利將電力轉成微波,讓衛星能將太陽能直接傳遞到地面使用。

加州理工學院順利將電力轉成微波,讓衛星能將太陽能直接傳遞到地面使用。

長期以來,可靠性一直是太空太陽能發電面臨的挑戰。為了產生與典型的燃煤或核電站一樣多的電力,衛星需要覆蓋方圓數公里的收集區域,需要數百次發射和在軌組裝。美國太空總署在20世紀70年代能源危機期間策劃了一次任務,但以當時的技術,這項由太空梭搭載衛星升空並由太空人組裝的任務將耗資1萬億美元。費用太高,無甚可為,從那以後,就很少有人提及了。

如今,太空發生了變化。太陽能電池和微波光束更便宜、更高效。組裝機器人將很快進入軌道,SpaceX等公司已經大幅削減了發射成本。歐洲空間局和英國政府最近委託有關機構進行的研究表明,大型太空軌道發電機很快就能以與地面核電站相若的成本發電。

加州理工學院的這項任務旨在更進一步開發輕便、廉價和靈活的部件。微波發射器是一個由32個平面天線組成的陣列,排列在比餐盤稍大的表面上。通過改變發送到不同天線的信號的時間,研究人員可以控制陣列的波束。他們把它對準一對微波接收器,然後隨意將光束從一個接收器切換到另一個接收器,並點亮每個接收器上的LED。

微波發射器的發射功率很小,只有200毫瓦,比手機攝像頭的光還暗。但該團隊仍然能夠將微波束引向地球,並用接收器探測到它。加州理工學院電氣工程師夏占偉(Ali Hajimiri)說,「這是一個概念驗證,它表明了整個系統可以做什麼。」

加州理工學院的航天器還有兩個計畫中的實驗。其中一個正在測試32種不同的太陽能電池,看哪一種能耐得住嚴酷的太空環境。第二個是一塊折疊的超輕複合材料,它將展開成為一個兩米寬的帆狀結構。雖然帆上不會安裝任何太陽能電池,但它旨在測試未來發電站所需的輕薄、靈活的大型裝備。

人們對太空太陽能的興趣似乎越來越大。歐洲空間局今年委託有關機構進行了兩項關於軌道發電站潛在結構的研究。維珍頓說,能源供應公司已經加入了這項工作。日本京都大學團隊上個月宣佈,他們將與日本宇宙航空研究開發機構合作,在軌道上測試電力傳輸。

日本電氣工程師Naoki Shinohara說,他很高興聽到加州理工學院取得成功的消息,「但同時我也很失望,因為日本人的目標是在2025年進行世界上第一個(無線電力傳輸)衛星實驗。」

初創公司Virtus Solis Technologies也一直在測試電力傳輸,並計畫在2026年將一個試點工廠送入軌道。該公司首席執行官包寧(John Bucknell)表示,打算在10年內向客戶提供商業電力。「太空太陽能利用技術是唯一一種清潔、可靠、可擴展的能源技術,是實現零碳排放的可靠途徑。」

在太空用太陽能發電效能有多高?專家指出,1平方米的太陽能發電板,在多霧地區每小時最多只能生產0.1千瓦電力;如果在中國西北地區,中午太陽直射時能產生0.4千瓦,如果到了太空,產生的電力會達到10至14千瓦,幾乎是地球的百倍以上。

專家表示,理論上如果在地球同步軌道上,部署一條寬度1,000米的太陽能發電板陣環帶,假定其轉換效率為100%,那麼她在一年接收到的太陽輻射通量,已大約等於目前地球石油儲量的能量總和。

當然,現階段太空太陽能電站還有一些困難需要克服,例如何把上萬噸的發電設備運送至地球同步軌道和組裝、遠距離傳輸中微波傳輸的衰減和效率問題,以及大功率微波輻射對人體損害等,但這些問題相信佷快會迎刃而解,例如科學家正研究利用3D打印技術在太空製作大型部件,以解決運送設備的難題。

「逐日工程」空間太陽能電站地面驗證系統西安電子科技大學。西安電子科技大學圖片

「逐日工程」空間太陽能電站地面驗證系統西安電子科技大學。西安電子科技大學圖片

中國對太空太陽能電站的研究始於「十一五」(第十一個五年規劃,2006至2010年),雖然起步較晚,但在系統設計和關鍵技術方面已取得成果,相關的「逐日工程」(取「夸父逐日」之意)在2018年啟動,位於重慶的首個太空太陽能電站實驗基地隨後亦已動工,整體進展有後來居上之勢。

中國OMEGA–SSPS地面試驗驗證系統。西安電子科技大學圖片

中國OMEGA–SSPS地面試驗驗證系統。西安電子科技大學圖片

「逐日工程」空間太陽能電站地面驗證系統西安電子科技大學,其支撐塔為75m高的鋼結構,驗證系統主要包括五大子系統:歐米伽聚光與光電轉換、電力傳輸與管理、射頻發射天線、接收與整流天線、控制與測量。其工作原理,首先是根據太陽高度角確定聚光鏡需要傾斜的角度,在接收到聚光鏡反射的太陽光後,位於聚光鏡中心的光伏電池陣,將其轉化為直流電能。隨後,通過電源管理模組,四個聚光系統轉換得到的電能彙聚到中間發射天線,經過振盪器和放大器等模組,電能被進一步轉化為微波,利用無線傳輸的形式發射到接收天線。最後,接收天線將微波整流再次轉換成直流電,供給負載。

中國專家經過論證,已提出了相關路線圖,中期目標是力爭2030年建設一座兆瓦級(兆瓦是功率單位,等於1,000千瓦)太空太陽能試驗電站,實現應急供電並開展科學研究。而遠期目標是在2050年前,具備建設吉瓦級(1吉瓦等於1,000兆瓦,本港南丫島發電廠總發電量為3,700多兆瓦)商業化太空太陽能電站的能力,滿足國家可持續發展對能源安全的戰略需求。




深喉

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

美國移民及海關執法局(ICE)特工日前在明尼蘇達州一次執法行動中,開槍擊斃一名37歲當地女子,事件引發全國關注和廣泛爭議,不少聲音批評聯邦執法人員涉嫌濫用武力。有當地媒體公開涉事特工所拍視頻,指特工當時是遭死者開車撞到後才開槍,又指死者一直有參與干擾ICE執法動的行動。

有當地媒體公開涉事特工所拍視頻,指特工當時是遭死者開車撞到後才開槍

有當地媒體公開涉事特工所拍視頻,指特工當時是遭死者開車撞到後才開槍

根據由明尼蘇達州媒體Alpha News獲得的片段,包括涉事ICE 特工喬納森·羅斯(Jonathan Ross)本人用手機拍攝的內容,顯示了槍擊前的最後時刻。片段中,羅斯下車攔檢一輛汽車 ,37 歲的蕾妮·妮可·古德(Renee Nicole Good)坐在駕駛座上,她對著走近的特工微笑並說:「沒關係,夥計。我沒生氣。」氣氛起初似乎並不緊張。

古德的同性伴侶麗貝卡·古德(Rebecca Good)

古德的同性伴侶麗貝卡·古德(Rebecca Good)

然而,當羅斯繞到車後檢查時,古德的同性伴侶麗貝卡·古德(Rebecca Good)在一旁大聲質問:「你想來找我們嗎?你想跟我們打架?」氣氛迅速升級。此時,從另一輛車下來的兩名特工命令古德下車接受檢查,但古德未予理會。麗貝卡打開副駕駛車門試圖上車, 古德則發動引擎,準備駛離。

關鍵時刻,特工羅斯正站在車頭前方。車輛突然啟動向前,畫面猛烈搖晃,並傳來幾下槍聲,其後就看到古德所駕車輛失控撞向路邊兩輛停泊的汽車,她當場死亡。事發後,麗貝卡在路邊崩潰大哭,不斷重複:「都是我的錯。」她向在場人士表示:「是我的錯,我讓她來的。」

根據由明尼蘇達州媒體Alpha News獲得的片段,包括涉事ICE 特工喬納森·羅斯(Jonathan Ross)本人用手機拍攝的內容,顯示了槍擊前的最後時刻。

根據由明尼蘇達州媒體Alpha News獲得的片段,包括涉事ICE 特工喬納森·羅斯(Jonathan Ross)本人用手機拍攝的內容,顯示了槍擊前的最後時刻。

不過,有目睹整個過程的鄰居艾丹·佩爾扎納(Aidan Perzana)接受媒體訪問時提供了另一視角 。他表示,事發前由於ICE特工的出現,社區裡充滿喇叭和哨聲。佩爾扎納從窗口看到,古德的車被兩名特工包圍,且收到了「挪車」與「下車」等矛盾指令。當第三名特工試圖強行拉開車門時,古德選擇倒車。

「在我看來,她是在嘗試逃跑,而不是要撞人,」佩爾扎 納回憶道。他指出,特工在開槍後表現得異常「冷靜」,且在急救人員到達前的幾分鐘裡,特工並未對留在車內的傷者採取任何救援措施。

根據國土安全部資料,特工羅斯是一名擁有10年以上執法經驗的ICE驅逐行動官員。此次已是他短期內第二次遭遇嫌疑人駕車襲擊。在 2025年6月的一次執法行動中,羅斯的手臂被一名非法移民嫌疑人卡在車內,當時他沒有開槍,導致自己被拖行了超過100碼,重傷住院三個月,手臂和手部縫了33針。起訴書顯示,當時嫌疑人穆尼奧斯還甩動車身,試圖將羅斯甩出去。

在 2025年6月的一次執法行動中,羅斯的手臂被一名非法移民嫌疑人卡在車內,當時他沒有開槍,導致自己被拖行了超過100碼,重傷住院三個月

在 2025年6月的一次執法行動中,羅斯的手臂被一名非法移民嫌疑人卡在車內,當時他沒有開槍,導致自己被拖行了超過100碼,重傷住院三個月

國土安全部警告,過去一年汽車襲擊ICE特工事件暴增3200%,從2024年同期的僅2起飆升至66起。在特朗普第二個任期首年,整體襲擊事件增加1347%,死亡威脅更激增8000%。佛羅里達州波爾克縣網紅局長格雷迪·賈德對此評論道:在執法現場要聽從執法人員的指令,如果使用2 噸重的致命武器(汽車)襲擊警察,那麼大概率會被擊斃。

Alpha News同日亦刊出另一報道,指37歲的死者蕾妮·妮可·古德,原籍科羅拉多州,最近與同性伴侶麗貝卡和6歲兒子從堪薩斯城搬到明尼阿波利斯。她自述為詩人、作家和母親,曾獲詩歌獎項。調查顯示,古德參與當地「ICE觀察」網絡,該網絡由活動人士組成,旨在監控、記錄和干擾ICE行動。他們使用手機App提醒居民ICE車輛出現,鳴笛或吹口哨警告鄰居。

作為訓練的一部分,參與者學習權利知識和非暴力對抗策略。「反對警察暴行社區聯合會」主席米歇爾·格羅斯(Michelle Gross)稱,古德是「鄰里巡邏隊」志願者,當時她正執行監控任務,試圖調頭離開而非阻撓。

你 或 有 興 趣 的 文 章