给月球系上太阳能“腰带”

文|杨先碧

给月球系上太阳能“腰带”

文|杨先碧

如同地球赤道一样，月球赤道是月球上最热的地方，也是太阳光最强的区域。科学家们设想，如果绕着月球赤道系上一条太阳能“腰带”，即铺设一圈太阳能电池板，每年可发电13万亿度。

充分利用太阳能是新能源领域最热门的话题，对太阳能利用的设想甚至从地球开始延伸到广袤的太空。尤其是在日本，因地震引发核泄漏危机之后，以太阳能等清洁能源取代核电的呼声日渐高涨。

最近，日本一家公司公布了一项在月球上建太阳能电站，并把月球上的太阳能转移到地球上来的“月环计划”。这项计划是近年来最劲爆的太阳能计划，也是最具创意的伟大科学工程设想之一。

“月球发电”三大优势

我们都知道，太阳能是一种取之不尽、安全无污染的清洁能源，因此近几十年来科学家们设想出各种办法来利用太阳能。最近提出“月环”太阳能计划的是日本清水建筑株式会社的一家研究机构，他们打算在月球赤道地区部署大量的太阳能电池板，并将收集到的太阳能传回地球接收站，供地球用电之需。

既然在地球上也可以进行太阳能发电，那么缘何非要不远万里、不惜财力上月球去发电呢？这主要是因为“月球发电”的优势十分明显。

首先，月球的大气层十分稀薄，与地球相比简直要稀薄到可以忽略不计的程度。因为月球上不会有云层和雾气，当然也不会有阴天出现，可以保障太阳能电站长年累月地发电。假如你身处月球，白天看到的太阳要比在地球明亮得多，光芒万丈的太阳似乎喷吐着熊熊烈火，因此在月球上进行太阳能发电的效率自然远比在地球上高。

再就是月球上基本没有大气，因而也就不会有风沙天气出现，而风沙倒是“地球发电”亟需解决的重要问题。在地球赤道区域进行太阳能发电，大多会选在荒无人烟的沙漠地区，然而沙漠地区风沙大是出了名的，风沙覆盖在太阳能电池板上不但会侵蚀电池板，更重要的是会影响对太阳能的吸收，因此就需要大量的人工对太阳能电池板进行经常性地沙尘清理。

另外，由于月球是个无人区，不存在拆迁房屋或占用耕地的问题。月球上也没有江河湖泊对陆地的隔离，铺设起来要比在地球赤道容易得多。不过，月球赤道上有许多环形山，铺设太阳能电池板需要绕过环形山的大坑。因为坑里不但铺设难度大，而且会出现太阳照射不到的阴影区域。

如何在月球上发电

要想在月球赤道上铺设太阳能“腰带”发电，现在所面临的最主要问题是成本巨大，而且可能需要多个国家合作才能实现。

根据科学家的设想，需要先发射一些太空机器人到月球上去平整场地。既然月球大气稀薄到不可能产生风，月球表面理应比较平整。但是事实并非如此，月球上也覆盖着厚厚的粉尘和碎石，这主要是小行星撞击月球产生的。因此，利用太空机器人来平整月球场地并非一蹴而就。

另一个重要原因是太阳的力量。月球上由于大气稀薄导致白天月表温度高达150摄氏度，夜晚则低至零下150摄氏度，昼夜温差高达300摄氏度，这样一来，月球岩石必将因悬殊的温差而碎裂。

在月球上发电还要从技术上解决过热和过冷的问题。地球自转一圈需要一天，而月球自转一圈则需要28天，也就是说无论是月球的哪一面，白天和黑夜都是14天，长时间的高温和低温对太阳能电池板的材料要求很高，需要电池板具有抗高温、耐低温的本领。

另一方面，由于太阳能电池板的吸光本领比岩石要强得多，14天不间断的强光照射很可能会导致太阳能电池温度升高而被损坏，甚至熔化，这就需要有较强的冷却设施。好在月球岩石导热性差，可以通过冷却液流过月表以下的低温岩石来冷却电池板，还可以依此进行温差发电，把劣势转化为优势。

能量传输问题更是月球发电必须要解决的。月球远离地球38万千米，靠电线输电显然是不现实的，只能采用无线输电的方式，常见的是微波输电或激光输电。首先要在月球建立天线直径达几十千米的能量发射站，接着在地球上建立若干个大功率的能量接收站。由于月球的自转和公转速度几乎一样，导致月球始终以一面对着地球。在月球的背面进行太阳能发电，不能把电能直接发射到地球，需要用电线把电能从月球背面传输到正面。这也是一个十分浩大的工程。

为了对太阳能电池板、输电线路和输电站进行维修，研究人员还设想在月球表面建设一条长达1万千米的环球铁路。在如此巨大的工程建设中，如果所有的物资都要从地球运送上去，在百年之内可能都算是一项不可能完成的任务。因此，科学家设想在月球上“就地取材”，即在月球土壤中获取“月环计划”所需的水、单晶硅、铁、混凝土、氧和陶瓷等材料。

月球发电规模惊人

为月球系上一条太阳能“腰带”，所用的太阳能电池板加起来的宽度将达400千米，长度和月球赤道一样，将达到1万多千米。这么庞大的太阳能发电厂产生的电能是十分惊人的，每年可发电13万亿度，占全球用电总量的30%以上。

现在有关“月环”工程的具体时间表还没有宣布，但如果开始实施，它将是人类有史以来建造规模最大的公共工程。虽然不少人质疑这项雄心勃勃的太阳能开发计划的可行性，但是清水建筑株式会社对这个计划充满信心，他们在公司的网站上写道：“凭借创新的设计，加上先进的太空技术，我们将会让人类向这一梦想迈出一大步。”

对人类来说，即使这个工程具有可行性而且能开工实施，它也将是耗时漫长、耗资巨大的工程。真的，这个工程一旦成功，人类将受益无穷。