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NASA 新报告表明我们可能在 2050 年之后看到天基电力

导读 天基太阳能(SBSP)最近成为新闻焦点,去年夏天太阳能演示器在太空中进行了成功测试。虽然这个概念从根本上来说是合理的,但如果要广泛采用该...

天基太阳能(SBSP)最近成为新闻焦点,去年夏天太阳能演示器在太空中进行了成功测试。虽然这个概念从根本上来说是合理的,但如果要广泛采用该技术,还有很多障碍需要克服——其中最重要的是成本。不过,美国宇航局对昂贵的项目并不陌生,他们最近委托其内部技术、政策和战略办公室进行了一项研究,该研究表明美国宇航局如何继续支持这个萌芽的想法。最有趣的是,如果技术策略得当,到 2050 年,SBSP 可能成为人类碳效率最高、成本最低的能源。

需要明确的是,要达到这一目标还有很多障碍需要克服,但首先,让我们从报告的内容开始。它的主要担忧有两个方面:动力卫星产生的电力有多昂贵,以及其生命周期的碳排放量有多高,包括最初进入太空而进入大气层的碳排放量。

这两个数据点针对两种不同的系统进行了分析,一种是由多产的发明家 John Mankins 提出的模块化系统,称为 SPS-Alpha Mark-III,该系统更加理论化;另一种是由一组日本研究人员提出的,称为 Tethered-SPS,该系统更加理论化。使用更传统的设计。在报告提供的大部分计算中,SPS-Alpha Mark-III 的性能优于更传统的系统。尽管如此,其实施仍存在一些技术障碍——尽管没有其他一些讨论那么复杂。

SBSP 的报告结果并不理想。鉴于目前的技术成熟度,这两种解决方案产生的电力都比任何现有技术都更昂贵。不仅如此,即使是更加气候友好的SPS-Alpha Mark-III在气候影响方面仍然只能与太阳能相媲美,并且被水力发电甚至核裂变等发电技术击败。因此,在有任何商业动机采用这项技术之前,需要做一些工作。

让我们首先解决成本问题——两个主要来源是将卫星送入轨道并在轨道上进行维护的成本,即太空组装和维护(ISAM)。该报告甚至提供了一些津贴,使发射成本低于目前(没有功能齐全的星际飞船)。但即使成本较低,863 向地球同步轨道发射这两个系统中较小的一个也可能无法让任何系统与地面替代系统相比具有成本竞争力。

此外,截至目前,还没有任何 ISAM 基础设施能够支持如此庞大的卫星。因此,如果系统的任何部分在太空中出现故障(考虑到环境的性质,这是不可避免的),那么就没有任何可行的方法来修复它。与降低发射成本一样,多家商业实体也在努力解决这一问题。然而,无法以低廉的成本维护在轨基础设施将在不久的将来困扰任何大型项目的成本评估。

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