動力的源泉:能源科技 第四節(12)(1 / 1)

從目前的實際情況看,建造大型的空間太陽能光電站還存在一定的成本問題和技術難關。不過隨著社會經濟和航天技術的發展,例如空間運輸成本的降低、空天飛機的投入使用等,將大型的電站送入預定軌道不再會困難重重。當茫茫的太空中出現一顆顆巨大的張開兩翅的空間太陽能光電站的時候,人類將進入利用太陽能的新紀元。

太陽能電池的應用

太陽能電池是人類智慧的結晶,一塊小巧玲瓏的電池放到陽光下接通電路,導線裏就會輸出“歡快”的電流。太陽能電池也是人類的福音,其誕生不久,就被廣泛地應用於各個行業和領域,尤其是在航天、交通等方麵的應用更是一枝獨秀。

太陽能電池問世後的第四年,首先被用到美國的“先鋒1號”人造衛星上。這是因為當時的矽電池成本過高,所以初期多用於空間技術作為特殊電源,供衛星和火箭等使用。

我們知道,遨遊於浩瀚宇宙的各種航天器對電源的要求極其苛刻--體積小,重量輕,使用壽命長,能經受衝擊、振動、高低溫的考驗等等,而太陽能電池正是最佳選擇。據不完全統計,現在世界上大多數的航天器,都由太陽能電池給它們的電子儀器和設備提供電力,功率從幾瓦、幾百瓦到幾千瓦不等。

根據各種航天器對電源的特殊要求,通常將太陽能電池整齊地排列在電池板上,組成太陽能電池方陣。當航天器受到太陽照射時,電池方陣產生電能,給航天器供電,並且同時給航天器上的蓄電池充電。當航天器處於地球陰影之中時,蓄電池放電,以確保航天器上的儀器設備能夠連續地進行工作。

1995年10月,美國航天局和一家航天公司合作,研製出一種太陽能火箭,稱為“太陽能上段火箭”。雖然它不能獨立地把衛星送上天,但可以代替以往使用的第二級化學火箭。這種太陽能上段火箭裝有兩麵可充氣的反射鏡,能把陽光聚焦在一個太陽能電池板上,然後產生電力推動火箭向前飛行。太陽能上段火箭比同樣功率的化學火箭小得多,可以用較小而便宜的第二級火箭機動地進行操縱,把發射一枚衛星的費用降低1.5億美元。

我國早在1958年就著手太陽能電池的研究工作,並於1971年首次將我國自製的太陽能電池用在人造衛星上。這顆人造衛星至今仍在太空中正常運行。預計在今後10年或更長的時間內,大部分繞地球運行的衛星、宇宙飛船等航天器仍以太陽能電池為其主要電源,而以鎳-鎘蓄電池為輔助電源。

太陽能電池還可代替燃油而應用於飛機上。世界上第一架完全利用太陽能電池作動力的“太陽挑戰者號”飛機,已於1981年試飛成功。其飛行時間長達4.5小時,飛行高度達4000米,飛行速度為每小時60千米。在這架飛行的尾翼和水平翼表麵,裝有1.6萬多個太陽能電池,其最大輸出功率為2.67千瓦,用從太陽能變來的電能驅單葉螺旋槳旋轉,使飛機在空中飛行。但是由於輕質航空材料和太陽能電池都十分昂貴,電池的光電轉換率隻有12%~16%,電動機和螺旋槳的推進功率不到10%,因而太陽能飛機離實用還有一段距離。

太陽能電池不僅能給飛機提供動力,也可以應用到其他交通運輸工具上,如汽車、輪船、自行車等。尤其在汽車方麵的應用,有的已經實現了實用化生產。