03.04 在月球上安裝太陽能電板陣列收集太陽能,用一種光束傳輸到地球上,此技術中國掌握了嗎?

皖子浙客38


雖然一些回答某種程度上嘲笑了這個問題,我感覺雖然這個問題提的很好。一些腦洞大開或者不切實際的幻想其實會給以後的發展指明方向。剔除其中科學上、經濟上不合理的成分後,對問題進行適當的修正就會變成人類努力的方向。


首先我們從科學上看:面板技術完全沒有問題,傳輸技術還沒有掌握

這個問題包含兩部分內容

(1)太陽能電板陣列收集太陽能,技術上完全沒有任何問題,是完全可以做到的。地面上太陽能面板已經普及使用,太空中的衛星和空間站也主要依靠太陽能面板供給電能。在月球上鋪設太陽能面板在技術上不會超越現有的技術。

(我國嫦娥一號衛星,兩邊的大翅膀就是太陽能面板)


(2)收集的能量以光束傳輸到地球,技術上講目前有難度,並沒有能力實現。在這裡我們不要把光就理解為“可見光”,可見光也僅僅是電磁波一定頻率的電磁波而已。從波長上劃分,把波長大於400納米到700多納米的電磁波叫可見光,也就是大家常說的“光”。我們需要把通常認識的“光”概念進行擴展。光,或者是電磁波傳輸能量是不要進行懷疑的,光本身就是能量的一種表現形式。否則,我們怎麼會從太陽獲取能量呢。

(電磁波,也就是“光”的頻段分佈)

這兩年市面上開始流行無線充電技術,本質上不就是依靠電磁波進行能量輸送嗎?!在新聞上也看到有些公式正在開發激光高效傳輸電能的技術開發,或許在未來的某天會成功。但目前來看,從月球到地球這麼遠距離、電站性質的大容量能量傳輸技術人類目前還沒有掌握。


接著看假設技術達到有沒必要在月球上建:我的看法是完全沒有必要

也從技術和經濟兩個角度來看:

(1)地球上有如荒漠戈壁地帶等大量的土地適合建設太陽能電站。但有個問題是:地球有自轉導致晝夜交替。這就是說,在人們需要大量電能的夜間卻是太陽能電站沒法提供電力輸出的時間,因為沒有太陽光照射了嘛。這就需要建設大量的儲能設施,儲存白天多餘的電能以便在夜間使用。這也是包含太陽能和風能在內很多可再生綠色能源的弊端,不是需要時就有,不需要時就無。

(2)月球是有自轉的,月球的自轉和公轉週期一樣,都是一個月的時間。也就是說:建設月球表面的太陽能電站必然在一個月內有一半的時間不能受到太陽的照射,無法收集太陽光進行發電。

(3)太空的近地空間更適合建立太空能源電站。比如太空衛星運行太陽同步軌道(也就是常說的極軌衛星軌道)。在太陽同步軌道可以一直沐浴在太陽的陽光下,並且不受地球大氣的對太陽光的吸收和天氣變幻影響,對太陽能用更加高效。但把太陽能面板發射到軌道需要消耗大量的能量,太陽能電站面板的維修維護也需要到發射飛船運送宇航員到太空完成。或者未來技術發展後靠空間智能機器人來完成。其實這個問題也牽涉到為什麼不到月球建設太陽能電站,相比近地軌道幾百公里高的距離,地球到月球三十八萬公里的路程對運送太陽能電站材料的運輸和後期維護所需要的資金和技術保障是巨大的,甚至是得不償失的。


南極觀星人


太陽輻射到地球的能量僅僅是太陽輻射到宇宙中能量的22億分之一,這個計算也不復雜,過程如下:知道了太陽距離地球的距離14960萬千米,然後還知道地球的半徑,可以算出地球接收到太陽光的面積,相當於地球處於以日地距離為輻射半徑大球上的極小的一塊,假設太陽向各個方向輻射是相同的就可以算出地球的從太陽接收到的能量份額。


以上可以看出地球接收到的太陽輻射能量是很小的,那麼按照題主所提的方法有什麼困難嗎?

一、加強效果有限,根本沒有這個必要

我們知道月球距離地球的距離是40萬千米,日地距離其最大值為15 210萬千米,最小值為 14 710萬千米,40萬千米對於日地距離太小,地球在近日點和遠日點的距離差就為500萬千米,就有12.5個日地距離,所以在月球上的光照強度比起來地球處於近日點光照強度還弱,那麼我們就沒有必要建設可見光傳輸通道來引導太陽光了。



二、實際上也無法建設這麼一條可見光傳輸通道

同步衛星在地球赤道上空約3萬6千公里的高度,而月球距離地球的高度是約40萬千米,比同步衛星高的多,這就產生一個問題,從月球上建設的可見光通道今天照向我國,明天就照到鄰居家了,更別說乖乖的照向太陽能電磁板了。



三,目前光導纖維傳輸的光並不屬於可見光,可見光存在材料色散,波導色散等損失較大。而潛艇潛望鏡利用的是反射原理。

綜上這個技術我國目前沒有掌握,今後也不大可能研究!


核先生科普


我國目前進行嫦娥工程依然是以探月為主,題主所說的“在月球上安裝太陽能電板陣列收集太陽能,然後傳回地球”這是開發月球階段所需要的技術。這種技術目前世界上沒有一個國家掌握,通過激光傳輸能量而不耗散還沒有被攻克,至少無法用於商業化運營。

其次,在月球上建造大規模太陽能電池板需要龐大的航天發射工程,需要大量的運載火箭,如果運載火箭成本無法降低,這一幕是無法實現的。運上月球的貨物要算成本,如果將月球上的太陽能傳回地球,比核電站的電費便宜,這是可以乾的,如果比核電站的電更貴,那當然做了沒有意義。

大規模開發月球資源目前看是不行的,還有至少數十年的時間才行,要等運載火箭技術足夠成熟,費用足夠低的時候,開發才有意義,不然你去一趟月球要花幾個億美元,帶個岩石回來再花幾個億,這樣的任務無法長期進行。


深空電報


可以肯定的回答,不但是我國,現階段世界上沒有哪個國家掌握了題主所說的這種技術,而且我很不理解,為什麼要到月球上安裝太陽能電池板陣列收集太陽能呢?難道地球上沒有收集太陽能的地方了嗎?

所以很顯然,題主這樣的問題設定就很不科學,想收集太陽能,地球上有的是地方,不單是那些面積廣大的大沙漠大戈壁,就是在高山和平原地帶,乃至海洋上都是可以收集太陽能的,為什麼要費勁巴拉的把太陽能收集板陣列放到月亮上去收集呢?雖然在月亮上收集太陽能的效率比地球上要高一些,但是把太陽能收集板陣列放到月亮上所花費的資金要遠遠大於在地球上建設一座太陽能發電廠的。



題主所說的用光束去傳輸太陽能,我還是第一次聽說,光束會導電嗎?怎麼導電呢?光束是光粒子在傳播,光粒子在傳播的同時還可以傳播電粒子嗎?聞所未聞呀!所以這種設想沒什麼道理,目前人類的無線電能傳輸技術靠的也不是光束,所以,從月球上以光速向地球傳輸電能是不科學的。


將來人類如果上月球去搞開發的話,帶上一些太陽能電池板收集電能在月球上使用的是很現實的,這也是將來人類開發月球肯定要做的事情,把月球的電能傳輸到地球上基本沒有可能性,人類在地球上可以利用多種方式創造電能,太陽能板收集電能只是一種方式,另外還可以利用風能,水能,核能等等,所以題主的設想基本是沒有實現可能性的。


科普大世界


這個問題很有水平。

自2011年日本遭遇地震和海嘯襲擊後,核洩漏導致大量核電站關閉,因此需要另一種方式提供電力供應。而月球上有用之不竭的太陽能,將徹底解決這問題。

這是一個大工程,操控機器人實施這個方案。會利用月球上的月壤作為混凝土建造寬約400公里的混凝土帶,繞月球一週。在這個混凝土牆上鋪滿太陽能電池板,把收集到的太陽能用激光和微波傳回地球,將供應地球上全年全天持續用電。

但是卻有一系列的問題需要解決,比如資金問題,距離太遠,月球上的月塵會滲入機器人內部造成機器故障,還有月球塵埃會覆蓋電池板的問題。

不過他們不一定真的去實施。並且這項目需要國際共同參與。




弄潮科學


1、世界上沒有這樣的一種技術。

2、中國也沒有。

我以我的職業的專業性保證。

射頻或者說無線傳輸能量一直是研究性的課題,離開現實應用還非常非常遠。


令狐迦基


理想很豐滿,現實很骨感!且不說中國有沒有這個技術和能力,只要你敢做,全世界立馬就會炸了鍋!月球是全人類的,要合作開發!


就是能付出實施,在本人看來,就現在的科技水平,也只是事倍功半的愚蠢行動!大家對無線定向能量傳輸技術是比較都喜歡暢想的技術!

畢竟其能夠描繪許多美好的前景。但在地月間真正應用起來,還是存在許多的問題!我們可以想想,為什麼要將能量從月球傳回地球?在月球發電的前期成本,要遠遠高於在地面上用核聚變發電(月球上有大量可供開發的氦3)因此在可預見的未來,能量傳輸的目的都不會是傳遞能量,而是傳遞信息!如何解決能量轉換、傳輸的一系列技術也是個大問題! 微波的問題是指向性差,輻射損耗太大;激光的問題是大氣損耗大,電光/光電轉換效率差。幾百公里厚的大氣層,能量該如何穿透(時不時出現的霧霾天氣,就是激光傳輸的噩夢)!


不過展望未來,人類大開發月球的時候,太陽能發電,道是最清潔和長遠的好辦法!可以讓月球變成人類的工業星球!

由於月球具有高真空和低重力的特殊條件,月球工業不僅能生產具有特殊強度、塑性及其他性能優良的合金和鋼材,還可以生產超高純金屬、無瑕疵單晶硅、光衰減率低的光導纖維,以及純度特高的生物醫療製品等。此時此刻 最廉價的能源就是太陽能,由於月球沒有空氣,太陽可以直射月球而不會受到阻攔和衰減,因此,太陽能的強度大、效率高;同時,月球的旋轉軸基本上垂直於黃道面,若在月球兩極附近建造太陽能發電站,利用太陽光造成的溫差,可提供十分豐富廉價的永久電力!同時氦3的開發也是重要的目標之一!月球土壤中含有豐富的氦3,利用氘和氦3進行的氦聚變可作為核電站的能源,這種聚變不產生中子,安全無汙染,是容易控制的核聚變,可用於地面核電站,而且特別適合宇宙航行。據悉,月球土壤中氦3的含量估計為715000噸。從目前的科技水平,與實用效率來看,不要瞎胡想象一些很科幻,很美麗,很拉風,但華而不實的星際間傳輸電能的幼稚的想法!

開發月球的氦3才是現在最需要想像和研究的事!對於未來能源比較緊缺的地球來說,無疑是雪中送炭!


自然春來


這個因該要很久很久以後才能實現吧,除非我們能夠掌控閃電,到那時我們就可以把太陽能轉換成的電能一次性打包後用閃電的形式劈向地球,這樣我們就可以在地球上接收了。不過我們先來了解一下閃電,閃電在現實生活中是非常危險的。



閃電的平均電流可達三萬安培,最大電流達到了三十萬安培,並且閃電的電壓不是一般的高,約有一億到十億伏特,而一箇中等的強暴雷電功率可達到一千萬瓦,相當於一個小型的核電站輸出功率,並且釋放出來的溫度能達到太陽表面溫度的三五倍當然這只是一瞬間的事,如果把全世界每天打雷的閃電收集起來,那麼我們全世界都不用發愁怎麼用電了,到那時我們用都用不完,更何況還跑去月球收集電能呢。最主要的是當今世上沒有任何材料能夠承受這麼大的電壓,並把它儲存起來。


天天向上fox


月球上發電太科幻太遙遠了,成本技術很難,幾十年內不現實,樂觀點,到太空發電傳回地球還可行,需要天上和地上幾種技術。

地上要有接收雷電級電力的接收站。

還要有大型的蓄電設備。

天上要發射一個光傘,撐開傘面後就是一個太陽能電站,把電傳回地面接收,但是要多大才值得幹呢?一米?一百米?這傘摺疊起來不能太大,撐開不能太小,想辦法吧。傘骨伸縮?做到幾十米也不容易,開腦洞,慢慢想吧。


星輝650


這是一個很時髦的問題,將來地球資源的匱乏,還真的要對月球動動腦筋。但是要實現這項工程計劃,要有一些未知的物質基礎,收集太陽能電池板儲蓄的巨大能量的傳送光速,你用什麼去創造 ?在極地通上一根電欖也不現實,這根電欖有多重?它是否與地月之間的天體運轉同步?解決不了這一連串問題,這個想法很難實現。


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