宇宙太陽能發(fā)電系統(tǒng)能否實現(xiàn)？(下)

最后是第三項基礎(chǔ)技術(shù)“大型結(jié)構(gòu)體組裝技術(shù)”。 　　為了讓空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)擁有相當于1座核電站的1GW的發(fā)電能力，必須要在宇宙空間構(gòu)筑并配置幾公里見方、重達幾萬噸的巨型太陽能電池板和發(fā)射天線，組成空間太陽能發(fā)電衛(wèi)星。 　　在宇宙空間構(gòu)筑幾公里見方的大型結(jié)構(gòu)體 　　巨型載人實驗設(shè)施“國際空間站（ISS）”從1998年開始在約400km高空的軌道上進行組裝，雖說是巨型，但建成時的尺寸只有大約108m×73m，體積約為1200m3，重量約為419噸。而且，空間站所在的近地軌道的高度只有地球靜止軌道的百分之一左右。與之相對比，也就不難想像配置大規(guī)?？臻g太陽能發(fā)電衛(wèi)星的艱巨程度。 　　上土井說：“國際空間站是通過40多次發(fā)射，把大量的構(gòu)件運往太空，由航天員通過操作機械臂、進行艙外活動，在軌道上慢慢組裝的。而空間太陽能發(fā)電衛(wèi)星必須在地球靜止軌道上構(gòu)筑面積達到數(shù)km見方的太陽能電池板和發(fā)射天線。這樣的工程根本無法單純依靠人工。因此，我們現(xiàn)在正在研發(fā)組裝裝置和依靠機器人的無人組裝技術(shù)。” 　　JAXA當前的目標是研發(fā)出100m規(guī)模結(jié)構(gòu)體的無人組裝技術(shù)。從2010年度開始，研發(fā)的重點放在了展開桁架組裝技術(shù)上。 　　這種技術(shù)，是將發(fā)射上去時為折疊狀態(tài)的桁架結(jié)構(gòu)體，使用專門的組裝裝置在軌道上自動展開并組合起來，將平板狀結(jié)構(gòu)體以無人方式組裝。太陽電池板和發(fā)射天線都將設(shè)置在結(jié)構(gòu)體上。 　　2012年度，JAXA曾進行了展開桁架結(jié)構(gòu)體的自動展開、組合功能的地面驗證實驗，取得了良好的成果。 　　雖如此，但組裝中形態(tài)維持、姿態(tài)和軌道控制、熱變形補償?shù)鹊龋窈笮枰鉀Q的課題還有很多。 　　“宇宙空間大型宇宙結(jié)構(gòu)體的無人組裝技術(shù)是一項前所未有的技術(shù)，非常具有挑戰(zhàn)性。只要掌握了這項技術(shù)，就能大幅拓展太空任務(wù)的可能性，我們在研究之中感受到了巨大的成就感”，說到這里，上土井的眼中閃爍著光芒。 　　上土井接著說道，“其實還有一個堪稱最大的課題”。那就是如何以低成本將如此巨大的結(jié)構(gòu)體構(gòu)件送入地球靜止軌道。  　　運輸是最大課題 　　向宇宙空間運輸大量構(gòu)件需要多次發(fā)射。過去使用的一次性火箭不僅時間上跟不上需求，成本也十分龐大。 　　空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)要想在一定程度上滿足世界規(guī)模的能源需求，需要發(fā)射數(shù)百顆空間太陽能發(fā)電衛(wèi)星。就算加快制造速度，1年制造1顆，但1年必須運輸?shù)臉?gòu)件多達幾萬噸。這就需要采用可以重復(fù)利用的大型航天運輸機。 　　上土井說：“就像前面介紹的一樣，實現(xiàn)空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)估計還需要相當長的時間。因此，為了使研發(fā)的成果回報社會，我們從較早階段，就在同步研究能夠小規(guī)模投入實用的任務(wù)和基礎(chǔ)技術(shù)的分拆任務(wù)。” 　　在研發(fā)空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)的過程中得到的基礎(chǔ)技術(shù)同樣可以應(yīng)用于其他領(lǐng)域。比方說，使用微波和激光的無線能源傳輸技術(shù)如果應(yīng)用于地面間傳輸，或許可以置換部分供電電纜。而大型結(jié)構(gòu)體組裝技術(shù)估計也將成為未來宇宙開發(fā)的推動力。 　　最后，上土井堅定地表示： 　　“通往空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)的道路還有著重重阻礙，但我們相信，我們要做的是一點點地推進研究開發(fā)的進展，我們?yōu)榇藢⒉恍傅嘏?。空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)如果實現(xiàn)，不僅有可能成為承擔(dān)未來能源供應(yīng)重任的基礎(chǔ)設(shè)施，還有可能使日本成為能源出口國。雖然不知道需要30年還是40年，但我們會把眼光放遠，力爭早日實現(xiàn)這一目標”。（全文完 特約撰稿人：山田 久美，科學(xué)技術(shù)記者）