为何要在太空建太阳能电站
在1968年,美国利特尔咨询公司的太空业务部副总经理彼得·格拉泽提出一项大胆的构想,要把太阳能电站搬到太阳上去,在宇宙空问里营造太阳能电站,激发人们的浓厚兴趣。格拉泽的营造太空太阳能电站的规划不是随意说出来的,而是有理由根据的。曾在太空业务管理工作过许多年的格拉泽认为,目前设在地面上的太阳能电站,可以接收到的太阳能只是太空中太阳能的1/4至1/5,由于阳光照射地面后大部分已经被大气层吸收或者反射掉了,同样,地面太阳能电站又受阴云密布和雨雪天气的影响。假如把太阳能电站建造在太空中,就能避免出现以上弊端,更全面地利用太阳能。
但是,格拉泽要想建造的太空太阳能电站和普通地面的太阳能热电站有些不一样,它不是把太阳光能转化为热能,然后通过产生蒸气来促使气轮发电组发电,而是利用太阳能电池直接将光能转化成电能。
想要实现这一构想,就必须研制一种太阳能动力卫星,并且将它送到距离地面36000千米的轨道上(在这条轨道上,卫星绕地球飞行1圈的时间,正好和地球自转一周所需要的时间一致)它将直接把“天火”导向人间。
在动力卫星上安装有庞大的太阳能电池板,可以将太阳能直接转化成电能,之后再把电能转化为微波束发回地面。地面微波接收站将巨型天线用卫星送回地面的微波重新转化成电能。格拉泽在20世纪60年代末期提出这一宏伟构想时,因为要花费一大笔款项,美国政府方面并没多大兴趣。
直至20世纪中期,由于发生能源危机,格拉泽的计划才被重新得到了重视,美国政府方面投资了2000万美元作为研究资金。但是研究资金不久就用光了,人们的热情又淡了下去。因为美国科学院估计,要建设这个太空发电站,可能需要花费50年时间,花费资金达3000亿美元。
起初,格拉泽策划的这座电站体积会达5万吨、其中单太阳能电池板的空间面积就达50多平方千米,并且向地球输送电力的微波发射天线的直径可达1千米。依据美国航天飞机每次最多可以运送30吨物资来计算,也要发射1000多次才可以把电站的设备全都送上天。而在20世纪70年代,美国的航天飞机并没有正式投入使用,所以当时认为,格拉泽的策划在短期内很难实现。可是在进入20世纪90年代之后,因为航天飞机往返太空已变成现实,格拉泽的计划又再次引起了科学家们的兴趣。
在1991年8月,来自世界各个国家的几十名太阳能专家会聚在法国巴黎,专门探讨了太空太阳能电站的问题,之后不长时间,美国国家航空与航天局和能源部联合宣布,1995年将会在距地面36000千米的地球同步轨道上建立第一座太阳能电站。此后,在纽约州的北部建设一个有几个足球场大小的地面微波接收站,接收从太空电站用微波输送的太阳能,并且一天24小时都能工作。而后,微波接收站把接收到的太阳能微波经过能量转化器转换成约50亿瓦的电能输到纽约州的电网;这50亿瓦的电力约等同于5座大型核电厂的发电量。
根据美国科学家预测,到21世纪美国有可能在太空建造100座太阳能电站,将会满足整个美国30%的电力。
太空太阳能电站能日夜不停地输电,官既不受地面云层跟气候的影响,同时,也不需要储能设备,一旦造好,便能成为一种取之不尽的新能源。
为何要把垃圾送入海底
根据美国环境质量委员会所提供的报告,仅在1968年一年当中,美国就向海底倾倒了大约4800万吨的废物。美国国防部也曾把53000吨武器装备沉入了海底,这不能不引起人们的深思和不安。
随着工业的迅速发展,各种产品都在大量增加,垃圾的数量同时也将随着增加。垃圾出路在哪?环保专家大胆地提出,送进海底,同时又必须防止污染海洋。地质学家也认为,地球板块在海洋的海沟处是俯冲地深入到了地球内部的。环保专家就设想,把垃圾,特别是放射性废弃物,送进海沟,叫它们随着板块的俯冲而消融在地球内部,从而更好地解决垃圾带来的危害。当然,这一愿望能否实现,还是等解开海沟这个谜后才会有答案。
那么,当前人们对工业垃圾,特别是危害特大的核垃圾又怎样处理呢?根据把核垃圾残留放射性的估算;要把核垃圾的放射性蜕变达到不会造成危害的程度(即99.9%的蜕变为稳定元素),大约需要一万年之长,这就是要选择一个和生物圈隔绝的场所,那就是海底,把垃圾埋藏起来。
世界经济合作和开发组织专门成立了一个国际海底工作组,来负责这一工作。他们选定了没有地震以及火山活动、沉积物丰富并且没有重要矿产资源的海底平原当做核垃圾的贮存场所。他们用钻探船向厚层沉积物海底钻一个垂直钻孔,之后把垃圾经过一定处理后装入坚固的金属罐中,再把很多个金属罐依次放入钻孔,各金属罐再用粘土隔开一段距离,最后再用粘土沉积物来封口;此外,可以把金属罐排进海水中,让它自由降落,使它沉入20~30米厚的沉积物当中。经过这样处理后,经过三五百年,金属罐就会受海水腐蚀而破碎,同时可以防止放射性污染扩散得太快太远,仍然可起到和生物圈相隔绝的作用,因为周围的沉积物对放射性核素都有着强烈的吸附作用。根据测算,每一颗沉积物微粒能够吸附1千个放射性核素原子。
什么是太空星际分子
我们在这里提到星际分子,泛指在星际空间发现的许多无机分子以及有机分子。
美国著名天文家F·霍依尔早就在1940年大胆预言:在星际空间一定有分子存在。经过一段时间光学仪器探测,人们发现了甲川()。由于射电天文望远镜的应用,人们还发现了许多的星际分子,直到上世纪80年代就已发现大约六十多种星际分子。
最令科学家们感兴趣的是,发现的星际分子中有许多为有机分子。在1969年发现了甲醛分子。甲醛是一种相当重要的有机物,它是生成氨基酸的中央产物,但氨基酸则是全部生命有机体蛋白质的基本结构单元。所以,科学家认为,在宇宙空间如果有甲醛分子存在,就一定存在相当大的有机分子。这个猜测又很快被证实了。1982年加拿大天文家发现了氰基癸五炔后,又先后发现氨基酸、乙醇、嚷呤、嘧啶和单糖等,这些有机物全都是生化合物。
在相当长的时间里,天文学家相信在宇宙空间仅仅存在元素,而并不存在分子,更不用说相信它存在有机物分子。如今这个论断被完全否定了。所以,关于在外太空是不是存在生命有机体的问题又一次成了热门话题。