宇宙太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)？(下)

最后是第三項(xiàng)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(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)擁有相當(dāng)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(jiàn)方、重達(dá)幾萬(wàn)噸的巨型太陽(yáng)能電池板和發(fā)射天線，組成空間太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星。 　　在宇宙空間構(gòu)筑幾公里見(jiàn)方的大型結(jié)構(gòu)體 　　巨型載人實(shí)驗(yàn)設(shè)施“國(guó)際空間站（ISS）”從1998年開(kāi)始在約400km高空的軌道上進(jìn)行組裝，雖說(shuō)是巨型，但建成時(shí)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(duì)比，也就不難想像配置大規(guī)模空間太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星的艱巨程度。 　　上土井說(shuō)：“國(guó)際空間站是通過(guò)40多次發(fā)射，把大量的構(gòu)件運(yùn)往太空，由航天員通過(guò)操作機(jī)械臂、進(jìn)行艙外活動(dòng)，在軌道上慢慢組裝的。而空間太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星必須在地球靜止軌道上構(gòu)筑面積達(dá)到數(shù)km見(jiàn)方的太陽(yáng)能電池板和發(fā)射天線。這樣的工程根本無(wú)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(jī)器人的無(wú)人組裝技術(shù)。” 　　JAXA當(dāng)前的目標(biāo)是研發(fā)出100m規(guī)模結(jié)構(gòu)體的無(wú)人組裝技術(shù)。從2010年度開(kāi)始，研發(fā)的重點(diǎn)放在了展開(kāi)桁架組裝技術(shù)上。 　　這種技術(shù)，是將發(fā)射上去時(shí)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(dòng)展開(kāi)并組合起來(lái)，將平板狀結(jié)構(gòu)體以無(wú)人方式組裝。太陽(yáng)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(jìn)行了展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)體的自動(dòng)展開(kāi)、組合功能的地面驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，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(bǔ)償?shù)鹊?，今后需要解決的課題還有很多。 　　“宇宙空間大型宇宙結(jié)構(gòu)體的無(wú)人組裝技術(shù)是一項(xiàng)前所未有的技術(shù)，非常具有挑戰(zhàn)性。只要掌握了這項(xiàng)技術(shù)，就能大幅拓展太空任務(wù)的可能性，我們?cè)谘芯恐懈惺艿搅司薮蟮某删透?rdquo;，說(shuō)到這里，上土井的眼中閃爍著光芒。 　　上土井接著說(shuō)道，“其實(shí)還有一個(gè)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(yùn)輸是最大課題 　　向宇宙空間運(yùn)輸大量構(gòu)件需要多次發(fā)射。過(guò)去使用的一次性火箭不僅時(shí)間上跟不上需求，成本也十分龐大。 　　空間太陽(yáng)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(yáng)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(yùn)輸?shù)臉?gòu)件多達(dá)幾萬(wàn)噸。這就需要采用可以重復(fù)利用的大型航天運(yùn)輸機(jī)。 　　上土井說(shuō)：“就像前面介紹的一樣，實(shí)現(xiàn)空間太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)估計(jì)還需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。因此，為了使研發(fā)的成果回報(bào)社會(huì)，我們從較早階段，就在同步研究能夠小規(guī)模投入實(shí)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(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的過(guò)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(shuō)，使用微波和激光的無(wú)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(jì)也將成為未來(lái)宇宙開(kāi)發(fā)的推動(dòng)力。 　　最后，上土井堅(jiān)定地表示： 　　“通往空間太陽(yáng)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(diǎn)點(diǎn)地推進(jìn)研究開(kāi)發(fā)的進(jìn)展，我們?yōu)榇藢⒉恍傅嘏??？臻g太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)如果實(shí)現(xiàn)，不僅有可能成為承擔(dān)未來(lái)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(guó)。雖然不知道需要30年還是40年，但我們會(huì)把眼光放遠(yuǎn)，力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)”。（全文完 特約撰稿人：山田 久美，科學(xué)技術(shù)記者）