向太空获取能源和资源的优化方案

李大光

如何解决人类社会不断增长的能源需求？这个问题已成为国际社会关注的焦点。

空间太阳能电站

随着世界经济的发展，电力消耗日益增快，能源不足的矛盾相当突出。于是，很多科学家不约而同地想到了太阳能。太阳所释放的能量相当于当前全球所消耗能量的10万亿倍。这能量相当于173万亿千瓦的功率，或者说，约等于每秒钟把550吨原煤的能量输送给地球，这是多么大的财富呀！在宇宙空间，由于光线不会被大气减弱，也不会被大气阻拦，可以直接受到太阳光的照射，因此如果在那里建造一个太阳能电站，应该是个非常好的主意。

目前，日本宇宙航空研究开发机构的研究人员将微波和激光看作传输太阳能的可能选择。如果是用聚焦光束传输大量太阳能，太空中的传输天线的直径需达到2000米（约合1.2英里）左右，地球上也必须建造一条同等规模或规模更大的接收天线。另一选择就是使用激光。这一选择的优势在于，激光所需的传输和接收设备是微波所需设备的十分之一。另外，激光不存在干扰通信卫星的风险，使用微波却存在这种问题。然而，激光不能像微波那样可以闯过云层，所以说，如果使用激光，那么约半数的射束能量会在中途丧失。

总体看来，设想中的空间太阳能发电系统基本上由3部分组成：太阳能发电装置、空间微波或激光转换发射装置和地面接收转换装置。整个过程是一个太阳能、电能、微波或激光、电能的能量转变过程。

空间具有取之不尽的战略资源

目前，科学研究已经知道，月球和其他行星上，存在着大量铁、硅等资源。科学家对从月球上采回的样品分析结果表明，月球表面的尘埃里含有大约4万亿吨铁、55种矿物，其中6种是地球上从未发现的矿物。另据发现，月球表面还存在有储量为100万吨的氦-3物质，氦-3是核聚变反应堆的理想原料。如果用氦-3取代核聚变中的氘，不仅能解决能源危机，还可以大大减少核污染。据称，仅数十吨氦-3核聚变所产生的能量，就可以满足全球21世纪所需要的全部电能。现在氦-3作为一种重要资源，已引起世界各国特别是一些发达国家的密切关注。人类进入地球轨道和外层空间后会发现，资源不仅仅是人们传统意义上理解的矿藏，特殊的环境和条件也是人类可以利用的重要资源。高远的空间高度位置资源、空间微重力环境、强宇宙粒子射线辐射和高真空环境，这些都有地面所不具备的极其宝贵的资源。

空间技术推动经济高速发展

开发利用空间拉动本国经济发展是当今世界各航天大国的普遍做法。可以说，游弋于外太空的诸多航天器是经济发展的助推器。(www.xing528.com)

如今，在地球轨道上共有3000多颗卫星承担着大量的国防和民用任务，其中50%属于商业性卫星。密布空中的通信卫星、导航定位卫星、气象卫星、地球观测卫星、地球资源卫星、科学实验卫星对工农业生产和人民生活起到了不可替代的作用。为把握空间发展的黄金时期，全球有多家大公司正在研制、生产和经营空间系统。空间商业的总收入已超过军事空间的费用。

大规模开发空间资源，甚至实现空间居住等大胆举措，已成为世界各国航天活动的主旋律。21世纪，人类将登上月球或其他小行星去采矿，发射太阳能发电卫星。美国航天界人士预言，在不久的将来，将有在地球与近地轨道之间航行的新型航天货运客机问世，把在太空中生产的新材料运回地面。在未来30多年内将可能陆续建成太空港，人类将在月球、火星以及其他一些小行星上居住，建立太空工厂、开矿、发展农业经济。

在军事领域的利用价值极大

太空由于其得“天”独厚的地理位置，在夺取信息权，建立战场信息系统，保持信息优势方面具有其他手段所无法企及的优势。由于其他设施只能配置在本国领土上，而滞留在轨道上的航天器则根据国际外层空间法享有超越国界的权利，因此利用天基系统可以最有效地对全球备战情况进行不间断的监视，能及时发现敌方发动的导弹和空间袭击，并能确保及时发出警报和对部队实施指挥，而其他设施则只能望“天”兴叹。

实践证明，以应用卫星为主的航天系统在军事侦察、通信、打击、导航定位、预警、反导、军事指挥、后勤保障、军事气象等诸方面都有着不可替代的作用，在现代战争中扮演了重要角色，在未来战争中更将成为举足轻重的因素。随着航天系统军事功能的不断发展和完善，航天信息系统在信息化战争中的应用越来越广泛。

物理试验和生物制药的理想场所

在空间可以完成许多在地球表面无法完成的科学试验。空间环境特有的微重力、高能辐射是新型药物的天然“工厂”，使科学家们能了解在地面环境下不能获知的一些生命本质特征，从而进一步揭示生命奥秘和探知疾病。在生物材料加工方面，科学家已分离出地面很难分离的哺乳动物特化细胞和蛋白质，分离纯度比地面高四五倍，这些都给药物学研究带来了新的生机。在地面不能制造和提纯的一些药物，在空间这个优良的实验室中就可以完成。美国和俄罗斯的相关研究涉及微重力的各个领域，中国、西欧和日本更侧重于材料科学、生物及生命科学的研究。美国已利用航天飞机在空间生产出产量大、纯度高的贵重药物，展示了利用空间环境生产生物制剂的光明前景。

空间开发利用，不仅推动了空间技术发展，还形成了诸如卫星气象学、卫星海洋学、空间物理学、空间生物学、空间材料工艺学等众多新兴的边缘学科，极大地推动和拓展了人类对自然界的认识。