[超高壓耐壓測(cè)試儀]太陽(yáng)風(fēng)暴也可用來(lái)發(fā)電
2010-10-23
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地球上的大部分能源歸根結(jié)底來(lái)自太陽(yáng)，我們所利用的能源基本上來(lái)自于陽(yáng)光。然而，美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)風(fēng)暴中也蘊(yùn)藏著巨大的能源。如果能充分利用太陽(yáng)風(fēng)暴中的能源，可以讓地球上的人類(lèi)數(shù)百萬(wàn)年都沒(méi)有能源匱乏之憂(yōu)。
我們一直所使用的太陽(yáng)能都來(lái)自陽(yáng)光，植物生長(zhǎng)靠陽(yáng)光進(jìn)行光合作用，埋在地層中的古老植物在變成石油。現(xiàn)今，我們還用陽(yáng)光來(lái)加熱或發(fā)電。其實(shí)，太陽(yáng)能不僅蘊(yùn)藏在陽(yáng)光中，還蘊(yùn)藏在太陽(yáng)風(fēng)暴中。太陽(yáng)風(fēng)暴是太陽(yáng)因能量增加向太空釋放出的大量帶電粒子流形成的高速粒子流，它并非像地球上的風(fēng)暴一樣可以讓我們感受到，而只有靠?jī)x器才能檢測(cè)得到。利用這些帶電粒子發(fā)電，轉(zhuǎn)化效率特別高，比陽(yáng)光發(fā)電要高得多。
在太陽(yáng)風(fēng)暴不能加以利用之前，它如同洪水、暴風(fēng)、巨浪一樣是一種自然災(zāi)害。由于太陽(yáng)風(fēng)暴中的成分主要是帶電等離子體，并以每小時(shí)150萬(wàn)～300萬(wàn)公里的速度沖向地球和其他行星。因此，它會(huì)對(duì)地球的空間環(huán)境產(chǎn)生巨大的沖擊。太陽(yáng)風(fēng)暴爆發(fā)時(shí)，將影響地球上通信系統(tǒng)和在軌航天器的正常運(yùn)行，并會(huì)對(duì)臭氧層造成破壞。太陽(yáng)能對(duì)地球的影響一般難得見(jiàn)到，不過(guò)靠近極地的人們看到的極光就是太陽(yáng)風(fēng)暴在地球磁場(chǎng)作用下所形成的？茖W(xué)家形象地把太陽(yáng)風(fēng)暴比喻為太陽(yáng)打“噴嚏”，這種遙遠(yuǎn)的“噴嚏”卻會(huì)導(dǎo)致地球發(fā)“高燒”。
由于太陽(yáng)風(fēng)暴的能量十分巨大，美國(guó)研究人員已經(jīng)嘗試?yán)盟鼇?lái)發(fā)電。美國(guó)華盛頓州立大學(xué)的物理教授哈羅普教授熱衷于這項(xiàng)研究，他帶領(lǐng)自己的團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)以自己名字命名的“戴森·哈羅普”衛(wèi)星。這種衛(wèi)星運(yùn)行在離地球和太陽(yáng)距離差不多的環(huán)日軌道上，可以來(lái)利用太陽(yáng)風(fēng)暴發(fā)電。這顆衛(wèi)星有一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的金屬線(xiàn)圈對(duì)著太陽(yáng)。這個(gè)線(xiàn)圈寬1厘米，長(zhǎng)300米。線(xiàn)圈上帶有電荷，可以產(chǎn)生圓柱形磁場(chǎng)，當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)暴越過(guò)金屬線(xiàn)圈所在的區(qū)域時(shí)，風(fēng)暴中的帶電粒子中的電子就被線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)捕獲。這些電子被引入一個(gè)直徑為2米的球形金屬收集器，電能在其中產(chǎn)生。
那么，衛(wèi)星由太陽(yáng)風(fēng)暴獲得的電能怎么傳輸?shù)降厍蛏夏？?dāng)然不可能牽一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的電線(xiàn)來(lái)輸送電能。衛(wèi)星把所獲得的電能通過(guò)一個(gè)激光發(fā)生器，轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外激光。這種激光的聚集性很好，在太空中傳輸時(shí)不會(huì)像普通光線(xiàn)那樣發(fā)散得太厲害。紅外激光射向地球表面的激光接收器，然后再通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器把激光轉(zhuǎn)換為電能。由于地球大氣對(duì)于紅外線(xiàn)來(lái)說(shuō)是透明的，所以紅外激光束在達(dá)到地面前能量損失很小，可以地傳輸?shù)降厍颉?/p>
“戴森·哈羅普”衛(wèi)星不僅可以吸收太陽(yáng)風(fēng)暴產(chǎn)生的電能，而且它有一個(gè)直徑為10米的環(huán)狀太陽(yáng)帆，也可以吸收陽(yáng)光發(fā)電。這顆衛(wèi)星的發(fā)電功率可達(dá)170萬(wàn)瓦，大約可供1000戶(hù)人家的日常用電。在此之前，不少研究人員也提出了從太空中利用太陽(yáng)能的設(shè)想，不過(guò)還基本上是利用太陽(yáng)能電池板發(fā)電，因?yàn)樘仗?yáng)能發(fā)電的效率要高于地表。哈羅普教授表示，與利用太陽(yáng)能電池板發(fā)電相比，新的衛(wèi)星發(fā)電系統(tǒng)的主要材料是銅制線(xiàn)圈，成本較低。
如果多發(fā)射一些發(fā)電衛(wèi)星到太空，并增加發(fā)電線(xiàn)圈的長(zhǎng)度和太陽(yáng)帆的直徑，那么人類(lèi)所需的能量*可以靠發(fā)電衛(wèi)星來(lái)提供。然而，哈羅普教授也承認(rèn)自己的研究遭遇一個(gè)*的難題。這個(gè)難題不是衛(wèi)星的制造，也不是太空發(fā)電和傳輸系統(tǒng)的制造，而是激光發(fā)散的問(wèn)題。雖然激光比一般的光線(xiàn)聚集性能要好得多，但是一束紅外激光從數(shù)百萬(wàn)公里外的環(huán)日軌道上發(fā)射到地球，將發(fā)散到數(shù)千平方公里的地表，導(dǎo)致這種能量很難進(jìn)行收集。
如何解決這個(gè)難題呢？哈羅普教授提出可以利用透鏡來(lái)聚集光束。在紅外激光發(fā)射的路線(xiàn)上，按照一定的距離設(shè)置多個(gè)承載大透鏡的航天器，用透鏡聚集這些發(fā)散的激光，令它們?cè)谶_(dá)到地表時(shí)也是一束可以直接接收的激光。哈羅普教授正在攻克這個(gè)難題，以便將來(lái)人類(lèi)能大規(guī)模利用太陽(yáng)風(fēng)暴作為能源。他表示，在這個(gè)難題解決之前，太陽(yáng)風(fēng)暴能源至少可以為一些航天器所利用。
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