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在經(jīng)典日本長篇動畫《機動戰(zhàn)士高達(dá)》最近播放的新一部中，化石燃料枯竭，地球因能源短缺陷入全球性動蕩，迫使人類轉(zhuǎn)而依賴空間太陽能基站。雖然這個科幻故事的年代被設(shè)定在2037年，但日本科學(xué)家正在開發(fā)空間軌道能量基站必需的硬件設(shè)備，以期獲得一種可再生的清潔能源。他們計劃花二十年時間研制出一座原型基站。

長期以來，利用太陽能電池板從外層空間搜集能量傳輸回地面的想法，總是因為成本太高和不切實際被一再否決。然而在目前全球能源緊張、環(huán)保呼聲日漸高漲的大背景下，這個“不切實際”的計劃又在日本抬頭。2007年，大阪激光技術(shù)研究所的研究人員用陽光作為能源，產(chǎn)生了功率高達(dá)180瓦特的激光。今年二月，北海道的科學(xué)家開始對一種能量傳輸系統(tǒng)進(jìn)行地面測試，這種設(shè)備可以用微波的形式將能量從外層空間傳回地面。

太陽能激光和微波能量傳輸這兩個研究項目，是一項大膽計劃的兩大支柱。該計劃由隸屬于日本航天局的日本航空研究開發(fā)機構(gòu)(JAXA)資助，旨在實現(xiàn)空間太陽能動力系統(tǒng)(SSPS)。確切地說，這家機構(gòu)的目標(biāo)是：在2030年以前，將一個太陽能發(fā)電基站送人地球靜止軌道，它將向地面?zhèn)鬏敼β蕿?00萬千瓦的能量，相當(dāng)于一座大型核電站的產(chǎn)能率。這些能量將以微波或激光的形式下傳。在地面上被接收并轉(zhuǎn)換成電能，然后并入商用電網(wǎng)，或以電解氫的方式存儲起來。

JAXA高級任務(wù)研究中心的鈴木拓明說：“我們的研究動機很簡單，就是為化石燃料耗竭和全球變暖尋求一個可能的解決之道?！贝蠹s有180位來自日本各主要研究機構(gòu)的科學(xué)家參與這項計劃，鈴木拓明就是其中之一。JAXA稱該計劃的潛在優(yōu)勢非常明顯：在外層空間陽光輻射能量比地面要高5～10倍，空間基站效率更高：空間基站可以一天24小時工作，不受天氣影響：整個系統(tǒng)還非常清潔，不產(chǎn)生任何廢料和污染，而且安全。抵達(dá)地球表面的能量強度約為每平方米5千瓦，大約是中緯度地區(qū)晴朗夏日正午陽光照射功率的5倍。盡管科學(xué)家稱這么大的功率對人體無害，但是接收區(qū)還是會選在海上，且周圍會設(shè)置警戒線。

在日本宮城縣的一座研究設(shè)施中，鈴木拓明和JAXA的研究人員正測試用一束800瓦的光纖激光照射500米外的一個接收站。一面只反射波長為1064納米的光波的小鏡子，把這束激光導(dǎo)向一塊實驗太陽能電池板。(鈴木拓明選擇該波長激光的原因是，這種光更容易穿透地球大氣層，能量損失最大不超過10％。)這項任務(wù)的關(guān)鍵在于，尋找能有效將陽光轉(zhuǎn)變?yōu)榧す獾奈镔|(zhì)。含釹和鉻的釔鋁石榴石陶瓷材料是目前最有希望的候選材料。

基礎(chǔ)科學(xué)研究只是這項挑戰(zhàn)的一部分。測試微波和激光系統(tǒng)都要求具備在外層空間建造超大形結(jié)構(gòu)的能力：薄膜聚光鏡、太陽能電池板和一臺微波發(fā)射器展開后將寬達(dá)數(shù)千米、重10000噸，總重5000噸的100個激光陣列單元將長達(dá)10千米。地面的微波天線也將有2千米長。

整個項目所需的資金是一個天文數(shù)字，也許將達(dá)到數(shù)百億美元，不過鈴木拓明及其同事說，他們不考慮成本因素。他說：“如果我們不先掌握基本的技術(shù)，我們就無法知道這個項目是否行得通。我們的目標(biāo)是生產(chǎn)穩(wěn)定、便宜的電能和氫燃料，爭取把價格控制為每度電6.5美分?！边@樣的價格將與今天傳統(tǒng)發(fā)電站的電價一致，也許會增加該項目的商業(yè)吸引力。

考慮到目前的技術(shù)手段，只有依靠世界各國航天機構(gòu)的精誠合作，才有可能將大型裝置送入外層空間。不過鈴木拓明認(rèn)為，隨著外層空間潛在軍事價值日漸增加，參與太空競賽的國家都試圖獨立發(fā)展自己的空間技術(shù)。“如果JAXA、美國航空航天局(NASA)和歐洲空間局能夠通力合作當(dāng)然更好?！彼羞@些聽起來恰恰像是一幕太空歌劇的序曲。

(選自《環(huán)球科學(xué)》2008·08)

閱讀訓(xùn)練

1、根據(jù)文章，簡單介紹一下“空間太陽能動力系統(tǒng)(SSPS)”。

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2、文中畫線句子運用了什么說明方法?有什么作用?

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3、為什么去太空采集太陽能?它有什么優(yōu)勢?

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4、請對下面句子中加著重號的詞語作簡要的點評。

這種光更容易穿透地球大氣層，能量損失最大不超過10％。

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(王淑芹設(shè)計)