日本于2010年6月在太空展开了一个直径14米的太空帆。这个试验在能源利用领域的意义远大于宇宙航行。
众所周知,地球上目前利用的能源除核能外全部来自太阳,煤和石油是地球在长达45亿年过程中存储下来的太阳能, 水电和风能则是太阳能源直接作用于地球的结果。当我们把精力集中于建水坝,建核电厂,努力发掘地球自身的能源的时候,有没有考虑,太阳本身是个取之不尽用之不竭的核电站, 把太阳辐射到太空深处的能量一点点拿来为我所用,就可以满足全地球的能源需求了。
太阳的直径 139.2万 km,地球直径1.2万km, 地球和太阳间的距离是1.5亿km。太空中太阳的辐射强度为2卡/cm2 分.如果在地面3.8万公里高度设置一个直径两公里的圆形接收装置,这个装置的接收功率将达到:2*(1000*100)2 *3.14/1000*69.78= 4384兆瓦=438万千瓦, 如果能量转化能达到70%, 并且转化的能量70% 能送达地球,那我们就获得了一个200万千瓦的太空电站, 功率为三峡的1/7, 但完全无污染,并且永续使用不会枯竭!
如果我们用这个装置遮蔽城市,即定位在某大城市上空,相当于给城市打了个伞,这个直径两公里的装置对地面的影响是什么呢?
1) 人眼的分辨率在一米远位置:0.291毫米,在3万8千公里尺度的分辨率是11公里,地球人是看不见的;换句话说从地球看太阳你是看不到“日食”的;
2) 在地面形成一个直径略大于2公里,边缘淡,中央深的阴影,但由于大气散射的作用,地面上在这两公里直径范围内向上看,天色略为变暗,但不会出现日食那样的阴暗区域,甚至完全可以忽略不计;
3) 温度会下降,由于大气散射和流动的作用,下降在10%,也即3度以内;
4) 降水,阴影区域形成高气压区,吸引阴影周围的热空气参与阴影区空气对流,在阴影及周边地区可能形成较多的降雨;
5) 在更远的未来,如果我们能控制阴影在地面的投射区域,即该装置不静态定位于固定城市上空,而是可以动态的调整投射区域,那就可以实现引导积雨云向我们希望的地区移动,达到调节降雨,缓解洪涝、干旱的目的。
如果我们不用这个装置遮蔽城市,那尺寸还可以做的更大些;
能量的传输:目前有微波传输和激光传输两种方式,前者的好处是不受云层遮挡,缺点是重量大,太空发射装置在几百吨的量级,地面接收装置还要更大;后者的好处是重量小,在几吨的量级,但受天气影响,激光对云层的穿透能力有限;
发射成本:如果使用超轻超薄反光金属箔,将每平方米的重量控制在20克,直径2公里的该装置,反光部分重量在62吨,加上能量转化与传输装置,可以控制在150吨以下;
地面接收装置成本:类似于大型雷达站,应该可以控制在数千万元以内;
维护成本:该装置在太空中迎着太阳的一面将收到光压作用加速和减速,因为面积大,这个作用不可小视,需要定期在轨调节