日本计划在月球周边构建太阳能环,借此向地球持续输送取之不尽的清洁能源

问AI · 福岛事故如何催生日本月球能源梦想?

据美媒4月6日报道,十多年前,一家日本建筑公司公布了一项计划,拟在月球赤道周围建造一条巨大的太阳能电池板带。这一名为月球环的概念设计将延伸6800英里,可产生不间断的太阳能,且不受困扰地球太阳能阵列的天气或黑夜问题影响。该项目最初未引起多少关注,但在2011年3月福岛第一核电站事故后,日本对替代能源的兴趣骤然高涨。

相关数据令人难以忽视。提出该方案的清水建设公司声称,地球上的太阳能电池板仅能产生同等规模太空阵列二十分之一的能量。在月球赤道,没有大气层阻挡阳光,没有云层,向阳面也没有黑夜,这意味着该系统可以全天候持续运行。清水建设太空咨询集团CSP Japan总裁吉田哲司告诉美国广播公司新闻,如果月球电池板的全部能量都能送达地球,人类将不再需要燃烧煤炭、石油或生物质。

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月球环解决了地面太阳能的一个基本问题:间歇性。在地球上,太阳能电站在夜间停止发电,阴天时效率降低,但月球几乎没有大气层,意味着没有任何东西阻挡太阳光线。沿着月球赤道,总有一侧沐浴在阳光下,从而实现真正的24小时发电。能量传输方式如下:月球赤道上的太阳能电池将阳光转化为电能,内置电缆将电力输送至月球始终面向地球的正面。在那里,传输设施将电能转化为微波束和高能激光,瞄准地面的接收站。

图片在地球上,被称为整流天线的特制天线捕获微波并将其转化回电能输入电网。根据清水建设的方案文件,该系统还可利用该能量生产氢气燃料用于储存和运输。其目标是彻底摆脱化石燃料,转向氢基社会

在月球上建造任何设施都异常困难,因此清水建设计划几乎完全依赖机器人。这些机器将每天24小时从地球进行远程操作,执行地面平整、月壳挖掘和设备组装等任务。一小队宇航员将在现场为机器人提供支持,但人类仅扮演辅助角色。建设过程还将尽可能利用月球资源,减少从地球运输材料的需求。月壤是一种氧化物化合物,通过从地球输入氢气,工作人员可以从月球表面生产水和氧气。同样的月壤可被转化为混凝土、陶瓷、玻璃纤维,甚至太阳能电池本身。

清水建设的方案包括自走式生产工厂,它们将沿月球赤道移动,利用当地材料制造太阳能电池并沿途安装。太阳能带的宽度从几公里到最宽处400公里不等,环绕整个月球周长。沿赤道将建设一条运输路线运送建筑材料,电力电缆则埋设于其下。

尽管雄心勃勃,“月球环”面临着一个压倒性障碍:资金。日本能源经济研究所经济学家小森正典告诉美国广播公司新闻,月球太阳能发电在理论上听起来不错,但成本过高。他认为日本应专注于更现实的替代方案,如地热能,这种能源已可利用且开发成本低廉得多。吉田本人也承认,他对项目成本没有具体估算。所需技术仍处于研究阶段,包括以精确准度跨越238,855英里太空传输千兆瓦级电力的能力。微波和激光传输需要地球上的引导信标来确保光束命中接收站,这是从未在此规模上尝试过的壮举。

尽管存在这些障碍,清水建设的方案认为所有基本要素均已存在。阳光是免费的,太阳能电池板是成熟技术,微波和激光也已被充分掌握。挑战在于将所有技术提升到前所未有的规模,并在另一个星球的表面实施。

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根据2011年的原始文件,“月球环”在清水建设的官方网站上仍是一个概念性的梦想项目。该公司尚未获得任何资金,未得到日本宇宙航空研究开发机构或美国国家航空航天局等航天机构的官方支持,也没有积极的开发时间表。该方案曾在美国国家航空航天局月球科学研究所网站上展示,但除此之外未引起多少兴趣。

福岛事故暂时改变了讨论方向。日本54座核反应堆供应全国30%的能源,事故后超过一半反应堆停运,日本公众和政府开始对非常规替代方案持更开放态度。吉田指出,他的计划在沉寂一年后,因2011年3月的地震和海啸突然受到关注。

清水建设未发布任何公开进展使该项目超越方案阶段。吉田仍充满信心,他告诉美国广播公司新闻,团队所做的只是利用现有资源:阳光、太阳能电池板、微波和激光。“如果我们能继续进行研究,”他表示,“我们认为这有很大机会成为现实。”

(原文标题:Japan Wants to Build a Solar Ring Around the Moon That Will Provide Endless Clean Energy to Earth)