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海果汇专家谈卫星太阳风发电
作者: 时间:2017年06月05日 关键词:




能量巨大,威力巨大的上帝粒子非常可怕,看不见,摸不着,无处不在。上帝粒子在磁场力的作用下会产生偏移和加速形成粒子流风暴。太阳火球拥有巨大而又高速运行的太阳粒子流形成威力无比的太阳风。

2012年,5年来最强的一次太阳风暴在3月7日上午喷发,直接受其影响的就是无线通讯。大量质子经过30多小时的太空遨游,在8日晚8点左右抵达地球大气层外层。

地球磁场在太阳风面前就像是一间容易“漏风”的房子,其“漏洞”会持续“透风”长达数小时,为来自太阳的带电粒子进入地球大气层、扰乱通信和电力系统等提供可乘之机。

太阳风的发现是20世纪空间探测的重要发现之一。卫星太阳发电成为太空能量开发的重要课题,太阳风是怎样得到等离子体的供应及能量的供应的问题是空间物理学领域中经长期研究仍悬而未决的一大基本课题。

一直以来,科学家无法准确预报太空天气,而这项最新的任务可以帮助预测有关太阳的重大事件。由太阳释放出的太阳风以每小时超过100万公里的速度吹过地球,这些高速带电粒子流会干扰地球的磁场,并向辐射带注入能量。

没有预警的太阳风暴,可能在美国造成两万亿美元的损失。科学家们认为,太阳超级风暴可能损毁像电网、通信卫星这样的基础设施,但如果能够事先预警,采取紧急措施,这些损失能够降低。

该探测器大概需要近7年时间,经多次飞越金星后才能抵达太阳。美国航天局宣布,计划明年夏天向太阳发射一个探测器,直接飞入太阳大气最外层,到达距离太阳表面仅650万公里的轨道上,开启人类探测器首次“亲近”太阳的旅程。

该探测器被命名为“帕克太阳探测器”,耗资15亿美元,重685千克,大小近似于一辆小汽车。探测器所携带的4种科学仪器将保持在地球室温的环境下,主要用以追溯太阳风的起源,以及探究太阳风是如何在日冕层实现加速的。

人类探测器近距离探测太阳,将回答长期以来困扰天文学界的一些难题。它将在距太阳表面650万公里的轨道上观测日冕活动,以了解太阳风。太阳表面的温度高达5500摄氏度,探测器所处的轨道温度也保持在1000摄氏度以上。

科学家们将为探测器穿上厚达12厘米的碳复合外衣,可承受高达1400摄氏度的高温和辐射,在最靠近太阳的地方以每小时72万公里的速度飞行,这将是有史以来飞行速度最快的空间飞行器。

如果太阳活动变得剧烈,太阳风也会跟着狂暴起来。地球自身有一个绵延至太空中数万公里的磁场,能够构成抵御太阳风的保护性屏障。不过,这道屏障并非没有破绽。当太阳风所包含的磁场朝向在局部上与地球磁场朝向相反时,两个磁场的“磁重联”过程会导致地球磁场保护屏障产生缝隙,使太阳风的带电粒子得以乘虚而入。


海果汇专家介绍,发电卫星利用一根带电铜线捕获快速远离太阳的电子,这些电子的移动速度可达到每秒数百公里。安装在一个2米宽接收器上的300米长铜线以及一个10米宽太阳帆所产生的电量足以满足1000个家庭的用电需求。一颗携带1000米铜线的卫星以及大约位于同一轨道的8400公里宽太阳帆便可产生10亿的3次方瓦特电量,大约相当于地球当前用电量的1000亿倍。

所有这些电量都必须传回地球,否则没有任何意义。卫星产生的一些电量将被输送到铜线,以产生电子收集磁场。余下电量用于为一道红外激光束供能,以帮助实现在任何环境条件下满足整个地球用电需求这一目标。
这种发电方式的一大缺陷就是地球与卫星距离太远,达到数百万公里,即使最强大的激光束也会发散,进而丧失大部分能量。虽然用于研制这种卫星的绝大多数技术都已存在,但研发聚焦程度更高的激光却是一大挑战。
在地球轨道附近的太阳风速度一般约为450千米/秒,而来自冕洞的太阳风速度则要快得多,约为1000千米 /秒。太阳风可以吹得很远,一直吹到太阳系最远的大行星冥王星之外,进入辽阔的星际空间。太阳风暴产生的带电粒子流将冲击地球磁场,在地球两极产生强烈的极光,是非常壮观绚丽的景象。

如果太阳风暴过分剧烈,将会破坏地球卫星,导致全球大范围的电力和通信系统中断。恐怖的太阳风暴影响超乎想象,在活跃高峰期间,黑子生成剧烈爆发活动,触发太阳风暴。黑子爆发时会释放大量带电粒子,可能让全地球陷入一片黑暗。

太阳风爆发不但电力无法供给,臭氧层被破坏,电子通讯还可能全部停摆,医院、银行、机场都无法运作,个人用的手机、计算机和卫星定位系统将会瘫痪。



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