[超高壓耐壓測試儀]太陽風(fēng)暴也可用來發(fā)電
2025-02-18
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地球上的大部分能源歸根結(jié)底來自太陽，我們所利用的能源基本上來自于陽光。然而，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，太陽風(fēng)暴中也蘊藏著巨大的能源。如果能充分利用太陽風(fēng)暴中的能源，可以讓地球上的人類數(shù)百萬年都沒有能源匱乏之憂。
我們一直所使用的太陽能都來自陽光，植物生長靠陽光進行光合作用，埋在地層中的古老植物在變成石油，F(xiàn)今，我們還用陽光來加熱或發(fā)電。其實，太陽能不僅蘊藏在陽光中，還蘊藏在太陽風(fēng)暴中。太陽風(fēng)暴是太陽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，而只有靠儀器才能檢測得到。利用這些帶電粒子發(fā)電，轉(zhuǎn)化效率特別高，比陽光發(fā)電要高得多。
在太陽風(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。由于太陽風(fēng)暴中的成分主要是帶電等離子體，并以每小時150萬～300萬公里的速度沖向地球和其他行星。因此，它會對地球的空間環(huán)境產(chǎn)生巨大的沖擊。太陽風(fēng)暴爆發(fā)時，將影響地球上通信系統(tǒng)和在軌航天器的正常運行，并會對臭氧層造成破壞。太陽能對地球的影響一般難得見到，不過靠近極地的人們看到的極光就是太陽風(fēng)暴在地球磁場作用下所形成的？茖W(xué)家形象地把太陽風(fēng)暴比喻為太陽打“噴嚏”，這種遙遠(yuǎn)的“噴嚏”卻會導(dǎo)致地球發(fā)“高燒”。
由于太陽風(fēng)暴的能量十分巨大，美國研究人員已經(jīng)嘗試?yán)盟鼇戆l(fā)電。美國華盛頓州立大學(xué)的物理教授哈羅普教授熱衷于這項研究，他帶領(lǐng)自己的團隊正在開發(fā)以自己名字命名的“戴森·哈羅普”衛(wèi)星。這種衛(wèi)星運行在離地球和太陽距離差不多的環(huán)日軌道上，可以來利用太陽風(fēng)暴發(fā)電。這顆衛(wèi)星有一個長長的金屬線圈對著太陽。這個線圈寬1厘米，長300米。線圈上帶有電荷，可以產(chǎn)生圓柱形磁場，當(dāng)太陽風(fēng)暴越過金屬線圈所在的區(qū)域時，風(fēng)暴中的帶電粒子中的電子就被線圈產(chǎn)生的磁場捕獲。這些電子被引入一個直徑為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)然不可能牽一個長長的電線來輸送電能。衛(wèi)星把所獲得的電能通過一個激光發(fā)生器，轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外激光。這種激光的聚集性很好，在太空中傳輸時不會像普通光線那樣發(fā)散得太厲害。紅外激光射向地球表面的激光接收器，然后再通過光電轉(zhuǎn)換器把激光轉(zhuǎn)換為電能。由于地球大氣對于紅外線來說是透明的，所以紅外激光束在達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風(fēng)暴產(chǎn)生的電能，而且它有一個直徑為10米的環(huán)狀太陽帆，也可以吸收陽光發(fā)電。這顆衛(wèi)星的發(fā)電功率可達170萬瓦，大約可供1000戶人家的日常用電。在此之前，不少研究人員也提出了從太空中利用太陽能的設(shè)想，不過還基本上是利用太陽能電池板發(fā)電，因為太空太陽能發(fā)電的效率要高于地表。哈羅普教授表示，與利用太陽能電池板發(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)電線圈的長度和太陽帆的直徑，那么人類所需的能量*可以靠發(fā)電衛(wèi)星來提供。然而，哈羅普教授也承認(rèn)自己的研究遭遇一個*的難題。這個難題不是衛(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)散的問題。雖然激光比一般的光線聚集性能要好得多，但是一束紅外激光從數(shù)百萬公里外的環(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)致這種能量很難進行收集。
如何解決這個難題呢？哈羅普教授提出可以利用透鏡來聚集光束。在紅外激光發(fā)射的路線上，按照一定的距離設(shè)置多個承載大透鏡的航天器，用透鏡聚集這些發(fā)散的激光，令它們在達到地表時也是一束可以直接接收的激光。哈羅普教授正在攻克這個難題，以便將來人類能大規(guī)模利用太陽風(fēng)暴作為能源。他表示，在這個難題解決之前，太陽風(fēng)暴能源至少可以為一些航天器所利用。
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