王馨立

全球人口很快將達70億，各種各樣的嚴峻考驗必將接踵而至，其中，能源需求無疑處于首位。眾所周知，地球上現(xiàn)有資源已日趨短缺，最終將走向枯竭，因此人們不斷探索尋求著新能源。好消息是目前科研人員在這方面已經(jīng)取得了驕人進展和非凡業(yè)績，具體表現(xiàn)在將陽光、熔巖和海浪轉化為替代能源，并利用各種方法向太空要能源。

“瓶裝”陽光：利用太陽能，路人皆知——光生伏打電池能將太陽光轉化為電，而這里提及的另一款式太陽光熱系統(tǒng)利用的則是太陽熱。美國加利福尼亞大學的化學家彼得·沃爾哈特設計出一種特有材料，它能將上述兩種太陽能利用方法有機結合在一起，其過程是先捕獲光能，后將其儲存，直到它作為熱量被需求時再將之釋放。這種新奇的材料有一個原子結構，當它被暴露在光線下時會改變形狀，此時用少量的熱量或用一種光學催化劑就能促使分子快速恢復成原來狀態(tài)，并發(fā)射出能量。目前，沃爾哈特團隊正運用這個原理開發(fā)一種可再充式的熱量電池，他說，我們的夢想是用加利福尼亞的陽光來加熱一杯濃咖啡。

地下熱能：2009年，一支由美國和冰島聯(lián)合組成的鉆井隊前往冰島火山附近尋找高溫水，指望能在附近的地熱井中找到570°F的高熱蒸汽，這種高熱蒸汽可以用來發(fā)電。但鉆探任務只達到所他們計劃的1.5萬英尺一半深的時候，熾熱的巖漿就進入了地熱井，鉆井隊不得不立即停止作業(yè)。出人意料的是，一個非常的驚喜隨之而來——這股巖漿竟是高達750°F的干蒸汽流，它非常適合用來驅動渦輪機，且能發(fā)電滿足數(shù)萬住戶的用電量。目前科研人員正積極搜尋地表下較淺部位的巖漿以作為后備能源。

海洋電能：仿效飛機雙翼上渦輪機葉片的設計理念，美國空軍學院的工程師斯蒂芬·西格爾創(chuàng)造出一種超高效水輪機，它能將海洋波浪產(chǎn)生的能量的80%轉化為電力。經(jīng)典水輪機依靠水的直接推動來轉化能量，但這種水輪機運用在海洋中會浪費海波的一半能量。對此，西格爾設計了圓形海浪能量轉換器，使效率增加了3倍。美國能源部已經(jīng)計劃撥?？铋_始專項試驗。

太空太陽能：科學家們正在進行的另一項尖端能源試驗是，使用衛(wèi)星收集太空中的太陽能，然后發(fā)射光束到地球并轉化成電力供普通人使用。

在地面上，利用太陽能來發(fā)電存在一定的局限性，而以太空為基礎的太陽能電池板能產(chǎn)生比地球上多達5倍以上的能量，且能免受天氣原因的干擾和因黑夜失去的時間。2007年，美國國家空間協(xié)會一項研究表明，在與地球同步軌道上半英里寬帶的光伏所產(chǎn)生的能量相等于地球上一年的剩油量。雖然發(fā)射專為收集太陽能工作的衛(wèi)星花費較大，但也還切實可行。 衛(wèi)星上裝配的太陽能板可一天24小時不停地收集太陽能，并將此轉換成紅外線的激光束，高效應的激光束能把捕獲而來的80%的能量傳輸?shù)降孛婊厣系慕邮掌?。激光束設計為寬60英尺，而地面接收站面積可達9700平方英尺，如果光束在通過地球大氣層遇到厚厚的云層時，衛(wèi)星還可改變方向轉交給其他衛(wèi)星或網(wǎng)上接收器。

今年7月，歐洲航天局所屬公司將在德國進行紅外線激光束傳輸系統(tǒng)的可行性測試，公司計劃2016年發(fā)射一顆預試衛(wèi)星，它裝配有500平方英尺大小的太陽能板，能輸送幾千瓦功率的電力到地面接收站。

于此同時，日本宇宙研究開發(fā)機構（JAXA）和總部設在加利福尼亞的Solaren公司正計劃用激波來傳輸太陽能電力。2008年物理學家們在微波頻率成功地將20瓦的波束從太平洋中心北部的毛伊島山射向夏威夷島，距離為92英里。JAXA目前已與多家公司聯(lián)合，準備耗資210億美元，進行30年的衛(wèi)星發(fā)射計劃，衛(wèi)星在太空的每一塊太陽能板面積可達2.5平方英里，爭取產(chǎn)電1千兆瓦，大約相當于一個核電廠的發(fā)電量。

美國太陽能高級研究集團所屬一個獨立宣傳小組聲稱：未來，在軌道空間，將有數(shù)以千計這樣的衛(wèi)星。

如果以太空為基地的太陽能動力衛(wèi)星真的被發(fā)射，那么這個“如果”意味著首個受惠者將可能是南北兩極區(qū)域的研究實驗室和其他短期需要供電的地方。目前美國國防部也表示對發(fā)射太空太陽能電力到戰(zhàn)場上有巨大的興趣，原因是戰(zhàn)地燃料輸送的成本已達到每加侖400美元之多，這對美國軍方無疑有著巨大的有誘惑力。

至于它們對于環(huán)境影響，英國薩里大學、正在為這一系統(tǒng)工作的物理學家斯蒂芬·史威內表示：它們不會使地球變熱或改變氣候，更不會因激光使用的波長光束傷害任何動物，即使他們闖入光束進行的路徑。（圖片/美國《大眾科學》）