地球辫子发电板

  太空电梯（space elevator）是一个老想法了。建议许多国人阅读这个网页，了解基本知识：

   >en.m. ** .org/wiki/Space_elevator

  我在下面要讨论一个想法，估计绝大多数中国人没想到过。

  用石墨烯或碳纳米管这样的材料来做缆绳，长度达到几万千米，连接物体A（在赤道上空比地球同步轨道更高的位置）和地球表面上赤道某处，可以拴在地面上的加固结构上，也可以拴在海上巨轮上。缆绳上的P点位于地球同步轨道高度。物体A以及P点以上的那部分缆绳，所提供的拉力拉住P点以下那部分缆绳。

  物体A是一个巨大的太阳能发电板。如果板的面积达到10000平方千米（尺寸在100千米的数量级），并且控制它始终与太阳光线的方向几乎垂直，那么它所能收集的太阳光功率约达到10太瓦，几乎足够将来全人类的用电需求了。10太瓦/（100亿人）=1千瓦/人。

  由于石墨烯和碳纳米管有着良好的导电性能，并且极其强韧，用石墨烯或碳纳米管做的缆绳身兼二职：既连接物体A和地面（或海面上的巨轮），又将电力从物体A输送到地面上（或海面巨轮上）。缆绳可以分为平行的两根或n根，彼此间保持足够大的间距，以容许它们之间存在着特高电压（例如1100千伏）。我根据石墨烯的电阻率做过估算，只要缆绳足够粗或足够多，就能输送1太瓦或更高的功率，并将线损控制在不超过百分之几十（对于给定的输电电压和给定的线损百分比，所需要的缆绳截面积或缆绳数目大致正比于所要输送的功率）。再借助特高压输电技术（假如人类没找到常温常压超导体的话）将电力输送到全球各地。

  这样一种巨型的太阳能发电、输电装置，不妨命名为“地球辫子发电板”（辫子指的是缆绳，发电板是物体A），相对于地面上的太阳能发电板有两个好处：

  一，太空里的阳光比地面赤道的晴朗中午的阳光还要强百分之几十，可以提高单位面积电板的发电功率。

  二，这个发电板几乎所有时间都沐浴在太空的阳光中，不间断地收集太阳能，为人类提供稳定的电能。相比之下，地面上的一处太阳能发电装置在夜间、阴雨天不工作，不能提供稳定的电能。

  可以在地球赤道上的m个点拴上这种地球辫子发电板，好处是万一哪个发电板所要接收的太阳光偶尔被地球或月亮挡住，别的发电板可以继续为人类输电。这样，看上去地球就好像长了m个细细的辫子。

  可以用太空电梯的想法来大幅降低太阳能发电板的运输成本：开始时缆绳提供太空电梯的缆绳功能，可以用太空电梯将发电板的材料一块一块地从地面运到几万千米高的太空中，与此同时逐步增加缆绳数目。

  网页

   >en.m. ** .org/wiki/Space-based_solar_power

  提到这个发电技术要克服的技术挑战：

  Problems with this include the ** terial challenge of creating a ribbon of such length with adequate strength, ** nagement of collisions with satellites and space debris, and lightning.

  通过将石墨烯或碳纳米管编织起来形成足够粗的缆绳，可以降低它因为材料的晶体缺陷而断掉的风险。拉力最大的位置在P点。P点所在的那一长段可以增多缆绳，以降低缆绳被拉断的风险。

  对于威胁缆绳的卫星、大碎片，可以让缆绳机动避让。对于威胁缆绳的小碎片，可以在它撞到缆绳之前，用激光炮或电磁炮轰掉它或使它偏离缆绳。

  对于缆绳的云层部分以及下面部分，外面包裹绝缘材料，绝缘材料的再外面贴上足够长的避雷针，避雷针将闪电引入地下或海里。