两个月前，据国际文传电讯社消息，俄罗斯国家航天集团（Roscosmos）与中国国家航天局（CNSA）签署了一份关于建设月球核电站的合作备忘录，声明两国要在2036年前建成国际月球科研站，为了确保对科研站实现电力供应，双方有望在本次合作中把核反应堆送上月球。
然而根据过去两年两国对有关太空反应堆的合作谈判进展甚微的情况来看，核电站更像是烟雾弹，依托俄罗斯太空电力供应技术，建设大型太阳能电池阵列倒更贴近中国未来十年的计划。
在第一届深空探测（天都）国际会议上，中国探月工程总设计师吴伟仁院士便透露，国家计划打造一条“月球赤道光伏带”，即通过机器人3D打印技术，沿月球赤道环绕铺设一条宽400公里、总长超11000公里的太阳能电池板阵列，形似“月球腰带”，在为月球科研站供给电力的同时，再通过微波或激光形式把电能输送到地球。
国家航天局官方也随即发布了规划视频，咱作为“光伏人”说不骄傲那是假的，画面里成片的光伏板铺设在月球表面，那叫一个蔚为壮观。不过，对于咱们普通人来说，登月建基地、建光伏等等也只能是茶余饭后的八卦话题，然而对于大国的空天战略而言，光伏+月球已近在咫尺，中国是真打算而且正在这么干！
咱们来看近几年以及未来中国的登月计划：
2023年起，中国全面推进探月工程四期；
2026年，我国将发射“嫦娥七号”，开展月球南极资源勘探，为光伏带选址和基建提供数据支持；
2028年，将发射“嫦娥八号”，并在当年构建国际月球科研站“基本型”，开展月球环境探测和资源利用试验验证；
2030年前，我国计划实现载人登月，同时“月球光伏基地”步入基建能力突破与初步实施阶段；
2040年前，建成一个完善型的国际月球科研站，配备能源模块和局部光伏带功能，能够支撑月球能源基地初期运行。
之后，中国将推进建成“应用型月球科研站”，形成多功能月球基地，同时在月球赤道光伏带建成后，能够确保月球在自转与公转过程中始终保持5000多公里电池板处于太阳照射，实现全天候发电供电。
与此同时，美国、德国、日本等国家也在推进月球光伏计划。
早在20世纪60年代，美国科学家彼得·格拉赛就提出在月球表面上建设一个太阳能电池环的具体计划，环绕月球直径的太阳能电池环总长度大约14公里，宽度约为6公里。随后，在NASA在提出重返月球计划后，美国又进行了一系列的月球太阳能发电技术研究，包括雇佣五家商业公司开发“可从月球表面弹起的可垂直部署的太阳能电池阵列系统”，为后续的“阿尔忒弥斯月球基地”提供可持续供电。不过，这一系列计划皆因项目费用昂贵等诸多原因进展缓慢。
本·古里安大学教授杰弗里·戈登则在近年提出了在月球极地附近安装一圈光伏板的方案来为美国载人登月、月球制氧等项目提供电力支持，并发表在学术期刊《可再生能源》上，但目前依然未有相关进展的消息。
来自日本的建筑与工程公司清水株式会社也提出过类似方案，计划在月球表面建设一个由大量太阳能电池组片组成的长6800英里，宽12英里的巨型轨道环，起名为月神之环，声称该项目建成后能够向地球持续性提供13000TW电能。
日本官方也在2009年公布了太空太阳能发电站计划，联合三菱电机、石川岛播磨等公司，打算在未来30年内将面积达4平方公里的太空太阳能发电站送入太空并使之正常工作，该项目计划耗资210亿美金，如果成功，其发电量将达到1GW，能供29.4万个家庭使用。
相比之下，德国则主攻月球光伏技术，科学家发现将月尘加热至1600℃熔融后，通过激光烧结技术制成的“月玻璃”能够完美适配钙钛矿技术，并在模拟月球环境下实现了10%-23%的光电转换效率。虽然钙钛矿技术在地球环境不稳定，但在月球极端环境下却极其“耐造”：不仅抗辐射、抗低高温，其性能衰减速度也比传统玻璃电池慢3倍，还能利用月球机器人就地取材，将光伏电池重量削减99.4%，运输成本降低99%。
2011年，国际宇航科学院（IAA）发布了首份对太空电站可行性和前景分析的国际评估报告，报告指出，太空电站不仅在技术上是可行的，并且在未来30年内也会在经济上可行。然而，目前全世界范围内，只有中国已真正进入地面验证阶段，而其他国家还停留在概念构想阶段。
做光伏的朋友都知道，太阳能发电主要分为光伏发电和光热发电两种方式，光伏发电是利用太阳能电池将光能直接转化为电能，其优点是结构简单、易于安装和维护，且没有运动部件，可靠性高。
但在地球上，阳光照射到光伏板之前，已有1/3被地球的大气反射到太空中，剩下不到2/3还要遭受地球大气的散射和吸收等，真正能够到达地球表面的只是一小部分。
然而月球表面没有大气，太阳辐射能够毫无阻碍长驱直入，相关实验数据表面，每年到达月球范围内的太阳光辐射能量大约为12万亿千瓦，相当于目前地球上各类能源产生总量的2.5万倍！
如果在月球上使用目前光电转化率为20%的光伏设备进行发电，每平方米光伏每小时发电量大约是2.7千瓦，如果采用1000平方米的电池，则每小时可产生2700千瓦的电能。
同时由于月球自转周期，恰好与地球公转周期时间相等，白天14天半，晚上也是14天半，还没有雨雪、大风、冰雹等极端天气干扰，那么如果在月球上每隔经度120°就建一个光伏电站，或者在月球的正面和背面各建一个电站再联结成网，就可以确保全天候不间断获得丰富且稳定的电力。
更重要的是，硅是光伏制造的主要原材料，而月球的硅储量极其丰富，又具超真空、低重力的环境，能生产出高质量的硅光伏电池，同时光伏电站建设所需要的铝、钛、铁、钨、铜等元素也都能在月球提取，建设起来更加容易。
相比之下，月球虽具有丰富的氦-3等稀有元素有利于核能发电，但太空极端温度变化与真空环境并不利于核能发电过程中的散热和运维，成本又比光伏高出很多，并不是特别经济划算。
对于中国来说，在登月计划实施过程中，月壤3D打印、就地建材制造等关键技术正在一一被攻克、验证，不仅能够为后期大规模施工奠定基础，还能以自身强大基建实力和科研实力抢在其他国家前面，一边建光伏，一边“圈地”。
发表评论 取消回复