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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
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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 **

中國是日本小林製藥海外第二大市場,多款「網紅」産品在國內大賣。經歷今次紅麴成分保健品事故,消費者是否還會像過去那樣信任這家「百年老字號」?

日本小林製藥22日大阪新聞發佈會上,社長小林章浩落淚致歉。AP圖片

日本小林製藥22日大阪新聞發佈會上,社長小林章浩落淚致歉。AP圖片

3月28日,小林製藥對外表示,服用公司旗下紅麴成分保健品「紅麹膽固醇顆粒」而死亡的病例已達4人。此前一天,這個數字分別爲2死、106人住院。死亡病例具體細節並未公布,「醫生稱是由於腎臟受損」。

東京大學名譽教授Hideaki Karaki認爲,住院人數可能還會在現有基礎上「高出數倍」

小林製藥「紅麹膽固醇顆粒」等3款産品被召回。NHK報道截圖

小林製藥「紅麹膽固醇顆粒」等3款産品被召回。NHK報道截圖

3月22日,小林製藥首次公告稱,有消費者在服用公司旗下含有紅麴成分的保健品後,出現腎臟功能不良的情况,並向包括中國在內的海內外市場召回「紅麹膽固醇顆粒」「以紅麴爲原料的减內臟脂肪+降膽固醇顆粒」「納豆激酶清爽顆粒GOLD」3款産品。

這三款産品都是以含有紅麴成分,可以降低膽固醇爲主要賣點,在日本的普通藥妝店都可以購買。在中國多家電商平台,也有小林製藥官方店鋪在銷售其産品。

小林製藥公告。

小林製藥公告。

據小林製藥中國方面表示,召回産品是因爲「在部分紅麹原料中可能含有非預期的成分」;自主召回的三款産品均未在中國大陸市場上市銷售,相關産品「通過跨境渠道銷往中國大陸」。

有媒體記者以消費者身份諮詢小林製藥在天猫、京東、拼多多的官方客服,對方均表示已下架紅麹膽固醇顆粒,如果在店內購買過的消費者可申請退款退貨。

澎湃新聞報道截圖

澎湃新聞報道截圖

澎湃新聞報道截圖

澎湃新聞報道截圖

另據央視新聞援引日媒報道,2023年小林製藥生産紅麴原料約18.5噸,其中2.4噸自用與保健品生産,餘下約16.1噸銷售給其他食品、妝品企業及批發商等。其中,可能致人健康受損的産品集中在2023年9月之後的批次。

引發服用事故的産品核心成分爲「紅麴」,這是一類常見的食品、保健品原料。在國內,大衆最爲熟知的可能是紅麴酒和紅麴豆腐乳。

由於用途較廣,各國、地區監管部門都對這類原料做出過相關監管要求:比如2022年,歐盟就發布關於紅麴類保健品的管理要求稱,相關産品有效成分的每日攝取量應控制在3毫克以內;在中國,國家藥監局也曾在2010年發布規範要求,紅麴推薦量每日暫定不超過2g。

有從事保健品研發工作的行業人士對內地媒體「36氪」介紹,紅麴有效成分是他汀類藥物類似物,用於保健的作用包括降固醇、降血脂、降壓等。不過,紅麴原料製作爲産品時需要一步發酵過程,産生的次級代謝産物桔青黴素具有腎臟毒性,用量不當可能會産生毒副作用。因此,如果發酵該過程存在污染,可能會出現副作用。但多數情况下,相關産品「基本都是安全的」。由於小林製藥並未對外公布其生産環節,因此究竟是哪一步的問題導致這種原本很安全的原料出現致死案例,仍然很難說。

召回事件發生後,外界詬病小林製藥明明在今年1月中旬就接到醫患報告,發現首個疑似健康危害的病例,但直到2個月後才召回産品,此間「沒有向政府提供任何信息」。

有日本消費者團體代表批評稱,小林製藥公布信息太晚,沒有立即回收問題商品令受害者增加,隱瞞不報的做法是非常不負責任的。據「鳳凰網」,日本社團法人食物溝通指南代表森田滿樹接受採訪說,小林製藥公布得太晚了,這令出現健康問題的人增多,應該在得知有人健康受損時就自主回收(保健品)。

鳳凰網新聞截圖

鳳凰網新聞截圖

小林製藥回應表示,這是因爲確認其紅麴成分産品是否真的存在危害「需要時間」。但目前爲止,小林製藥只確定了已出現的腎病患者病例食用的是「同一批原料製成的産品」,這些産品中可能存在公司未預料到的成分,雖尚未確定該成分是什麽,但並未檢測到桔青黴素。

與此同時,由於公司原料供應廣泛,召回事件波及的主體範圍不斷擴大。

據官方數據,自2021年4月起,日本全國藥店和優購電已出售約100萬件「紅麹膽固醇顆粒」;共有170家公司正在銷售由小林製藥生産的紅麴酵母製成的産品,官方正在考慮是否讓國立健康科學研究所參與調查,確定如何處理這些産品。

據日媒統計,截止26日晚7點,其餘主動召回紅麴酵母成分産品的企業數量已達25家,涉及食品及調味料、酒類等多個領域。

3月27日,第2例死亡事件被披露後,小林製藥在官網發布聲明,死亡事件是否與産品相關正在調查中,並「真誠向遺屬表示哀悼」。

及至目前,相關病例僅出現在日本國內。但召回事件的發生及發酵,或將影響中國消費者對這一日本老牌網紅保健品牌的認可度。

小林製藥工廠。AP圖片

小林製藥工廠。AP圖片

在中國,小林製藥的名字其實算不上家喻戶曉,但這家憑藉利基市場打造爆款單品策略而實現業績騰飛的日本企業,其實是名副其實的「百年老字號」。及至2023年,小林製藥銷售額突破1734.55億日元(約合89.6億港元),同比增長4.3%;營業利潤257.8億日元(約合13.3億港元),實現26年連增。

國內消費者對小林製藥的認知則是隨著海外代購風潮興起而開始的。憑藉這種方式,2015年時,小林製藥在日本面向中國游客的銷售收入就達到了43億日元;近些年,跨境電商的興起,讓小林製藥旗下更多並未在中國開展銷售的保健類産品爲更多國人熟知,如本次召回的3款改善膽固醇類保健品、激素調理産品「生命之母」等。

此外,品牌旗下的一次性使用懷爐系列「暖寶寶」、退熱冷貼系列「冰寶貼」、馬桶清潔産品「波樂清」等,也都是備受中國消費者歡迎的「網紅款」。

小林製藥産品圖示意。圖源:小林製藥官網

小林製藥産品圖示意。圖源:小林製藥官網

强大的購買力在前,中國因此成爲小林製藥近年來急於拓展的海外市場之一。

2017年,小林製藥就開始規劃向中國投資,計劃在3年內斥資300億日元在以中國爲主的海外市場收購當地企業,擴大産品的海外銷售;2018年,小林製藥正式在中國設立製藥總公司的同時,宣布收購中丹製藥,計劃在未來10年內,將藥品品類的在華銷售額提升至40億日元。

從實際表現來看,據小林製藥財務數據顯示,2019年到2023年的五年間,其在中國的銷售收入由84億日元增至136億日元。公司雖並未對具體銷售品類做出說明,但從體量上來看,中國已經成爲小林製藥在美國之外的第二大海外市場。爲進一步擴大銷售,小林製藥持續加碼在華投資。

今年3月中旬,小林製藥在中國的最大生産基地,小林日用品綠色智能化生産基地二期竣工儀式剛剛在合肥高新區完成,主要用於生産醫用退熱貼、一次性取暖片暖寶寶、芳香劑産品等單品,預計達産後年銷售達3.4億元左右。

但在召回事件影響下,國內消費者是否還會向過去那樣信任小林製藥的系列産品,可能要打上一個問號。「36氪」注意到,在一些有紅麴類保健品銷售的綫上平台,有消費者已經在留言稱擔憂這類産品的安全性問題。

有網民在X表示,小林製藥在知情的兩個月內沒有提供相關信息,負有重大責任。

有網民在X表示,小林製藥在知情的兩個月內沒有提供相關信息,負有重大責任。

今次有日媒也在分析召回事件發酵時格外提到,以中國、韓國等爲代表的游客購買需求爲小林製藥的境內收入(指日本)貢獻頗高,由此對其國內業務表現造成影響。

3月27日,小林製藥在官網發布聲明稱,召回事件對業績産生的影響正在審查中。小林製藥將在3月28日召開董事會,3月29日在日本大阪召開記者會。

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