天文太空

在同步軌道向太陽借光

日本打算不計龐大成本,建造太空太陽能陣列。

撰文/霍恩亞克(Tim Hornyak)
翻譯/甘錫安

天文太空

在同步軌道向太陽借光

日本打算不計龐大成本,建造太空太陽能陣列。

撰文/霍恩亞克(Tim Hornyak)
翻譯/甘錫安

日本經典動畫「機動戰士鋼彈」最新一期的故事中,化石燃料瀕臨枯竭,能源短缺帶來的全球化衝突日益升高,迫使人類進入太空太陽能時代。這部科幻卡通的時代背景設定在2307年,但在真實世界中,日本科學家已在著手開發可提供潔淨再生能源的地球軌道發電硬體設備,並計畫於20年內製作出原型產品。

在太空中放置太陽能板,將能量輸送到地面的概念很早就出現,但也很快就遭到否決,原因是成本太高且不切實際。但在目前全球能源危機及環境變遷的「憂」勢下,這個看似天馬行空的方案在日本再度獲得青睞。去年,日本大阪的雷射科技研究所利用陽光產生了高達180瓦的電力。今年2月,日本北海道的科學家開始進行電力傳輸系統的地面測試,以微波方式將能量輸送到地面。

這兩項雷射與微波研究計畫,是日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)資助進行一項大膽太陽能電力系統(SSPS)計畫的兩部份。具體說來,JAXA的目標是在2030年前,於地球同步軌道上放置一具太陽能發電裝置,將10億瓦電力輸送到地球,這相當於一座大型核能電廠的發電量。電能將以微波或雷射形式傳輸到地面,再轉換成電力進入電力網,或以氫的形式儲存起來。

日本各大研究機構參與此計畫的180位科學家中,JAXA先進任務研究中心的鈴木拓明表示:「我們進行這項研究的理由相當簡單,就是為化石燃料枯竭及全球暖化帶來的挑戰尋求解決之道。」JAXA表示,這項計畫的潛力相當明確,陽光在太空中的亮度是地面的5~10倍,因此發電效率較高,可日夜不間斷地收集太陽能,而且不會受天氣干擾。另外,這套系統十分潔淨,不會產生污染或廢棄物,而且相當安全。送到地面的能量強度可達每平方公尺5000瓦,大約為中緯度地區夏季晴天正午陽光的五倍。科學家表示,這樣的照射量雖然不會對人體造成傷害,但接收區域仍然必須選在海上,並且封鎖起來。

在位於日本宮城縣的實驗場所,鈴木拓明與JAXA研究人員正在測試800瓦功率的光纖雷射,可朝500公尺外的接收站發射雷射光,有一面只會反射波長為1064奈米光波的鏡子,將光線引導到實驗太陽能板上(他選擇這個波長是因為這種光波可輕易穿透地球的大氣,亮度減損不超過10%)。尋找能以高效率將陽光轉換成雷射光的材料也是一項關鍵工作,目前最被看好的是含有釹和鉻的釔鋁石榴石陶瓷材料。…

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2008年第78期8月號】