开发月球能源并非梦想?
美国休斯敦能源研究中心最近的调查报告指出,从长远看,月球是维持地球所需能源的重要保证。该中心研究员戴维克里斯威尔博士介绍了他制定的详细实施方案,设计了一个月球太阳能发电系统(LSP)。克里斯威尔说,到2050年,地球上的100亿人需要消耗20垓瓦能源(1垓等于10的12次方)。月球从太阳上获得的发电能力高达13000垓瓦。如将其中1%的太阳能加以利用并送回地球,就足以取代地球上使用的矿物燃料能源。
法属留尼汪岛位于浩瀚的印度洋中,岛上有处风景美丽的山谷,一个名为格兰德-巴辛的小村庄就坐落在山谷里。这个只有10来户人家的村庄远离闹市,无力承担铺设电源电缆的昂贵费用,因此村民的用电主要依靠太阳能。由于小岛上空常常遮云蔽日,人们每天享受太阳能电能的时间仅为数小时,多年来,村民一直期盼着更丰富的电力资源。
值得庆幸的是,出生在该岛、现在法国国家科学研究中心工作的科学家古依皮格努莱特所负责的无线电力传输(WPT)技术研究,将有望帮助他们实现"有电自空中来"梦想。
事实上,科学家认为人类能源消耗量巨大,今后数十年内,全球将面临能源危机。从目前看,核能和包括太阳能、风能等在内的可再生能源将是未来的能源,但它们却各有弊端:核能产生的核废料使它成为一块烫手山芋;太阳能、风能受限于自然环境;此外,电力自身不易传输的缺点,即使未来大量使用太阳能发电,人们也难以将沙漠中太阳能板产生的电能用电线输送到遥远的人类居住区。
针对上述情况,具有远见的科学家在20世纪的后十几年便开始着手研究无线电力传输技术。法国科学家古依皮格努莱特、美国阿拉巴马州立大学教授理查德福克和日本河边大学教授鹿谷信顺都是该项新技术的开拓者,他们看好这次机遇。
根据科学家构想,未来的无线电力传输系统将解决电力生产和输送两大问题。首先,他们计划将50千米宽的太阳能板安装在月球上或在地球太空轨道上飞行,由于这时的太阳能板不像在地球上那样受空中云彩、大气尘埃以及白昼交替的影响,因而接受的光照将比在地球上多8倍。电能产生后,科学家构想的第二步便是通过微波束把电能传向地球,由地面上长达10千米的矩形天线接收。每套由空中太阳能电池板和地面接受装置构成的电力产生和无线传输系统,其发电量相当于一座地面核电站。
早在1913年,既是航海家又是网球选手的法国人罗兰加洛斯就提出一个设想,能否从地面为空中飞行器提供动力的问题,随着微波炉和移动电话技术的成熟,加洛斯的问题有了答案。科学家解释说,从低频波到宇宙射线,整个电磁波波谱皆存在着波动。而波动向外发射时携带着能量,频率越高,能量越大。如果这些电磁波能烹饪食品,当然也能提供电能,人们要做的仅仅是将微波转变成长波。
后来,科学家们确认,工作频率在2.45千兆赫兹的磁控管(类似家用微波炉中的磁控管)将用于波动传输,该频率可使能量轻易穿过大气层,随后能量被由盘式天线、低压电流二极管和电子束回旋加速器(波动转换器)共同组成的地面设备"捕获",最终转变成高压直流电源。