外媒11月25日发表文章：太空电站会成为下一个竞争热点吗？利用人造卫星来发电并传输能量的竞赛开始了。
以微波形式向地面传输能量的天基太阳能发电方案
欧洲航天局（ESA）正在评估天基太阳能发电的可行性，英国资助了这项技术的研究，其中包括将电力发射到远距离的解决方案。欧洲航天局正在公开征求太空发电的建设方案，它表示将资助这项技术的研究，受益人最高可获得175,000欧元。就在本月，英国进行了天基太阳能解决方案的研究，该研究包括建设巨大的卫星，能够把光伏板产生的能量转换成高频无线电波并传回地球。
以激光的形式向地面传输能量的天基太阳能发电方案
而美国在这一领域更是迈出了一大步。在今年5月发射升空的美国X-37B太空飞机上，搭载了美国海军实验室设计的光伏射频天线模块（PRAM）。美国国防部的官方新闻稿称，光伏射频天线模块可以“在太空中获取太阳能，并以射频微波形式传回地球”。表面上看，该模块的设计意图是在太空中获取“取之不尽”的太阳能，给卫星、飞行器及地面装备供电。
在地面上建设的太阳能光伏电站我们都见过，但是人类为什么要在太空中建设太阳能电站呢? 主要原因是：太阳光在太空不会受到大气影响，比在地球上至少强30%；地球上只有12小时光照，而在太空可以连续24小时有光照；太阳光可以垂直射向电池阵。总之，天基太阳能发电系统可以大幅度降低地基太阳能系统由于日夜循环、气候季节、大气滤波和太阳通量入射角改变而带来的电力损失，可利用的太阳能量是地球表面的10倍以上，发电效率提高6～30倍或者更多。如果天基太阳能电源的成本和工程问题能够解决，有可能作为清洁和安全的能源，成为解决地球能源和环境问题的全新途径。
美国X-37B太空飞机目前正在轨道上执行的第六次任务，包含天基太阳能发电的验证任务
实际上，天基太阳能电站的概念早在50多年前就被提出来了。1968年，美国科学家彼得格拉泽博士在《科学》杂志上提出了“太阳能发电卫星”（Solar Power Satellite，SPS）的概念。在此后几十年里，美国，欧洲和日本的航天机构陆续展开了研究。目前天基太阳能发电系统的概念已经基本确定，由三部分组成：太阳能发电设施（收集太阳能并将其转换为电能）、空间传输设施（将电能转换成微波或激光并利用天线向地面发送能束）、地面接收转换设施（通过天线接收空间发来的能束并将其转换为电能）。
这三个部分中，最成熟的是太阳能发电设施。太阳光伏电池阵列技术是目前的研究重点。在理论上，地球轨道上的太阳能可以达到1365W/㎡，按效率20%计算，产生1兆瓦的能量需要约3700㎡的太阳电池阵，大约是60米乘以60米的大小。制造出这样的卫星以目前的技术并不难做到。但是，空间传输设施和地面接收转换设施的技术问题还比较多。如果采用微波传输方案，在静止轨道（GEO）上的卫星需要直径达1km的天线，地面接收天线的直径也要达到10km。如果在低轨道（LEO）上部署卫星，天线的直径可以大大缩小，但是光伏面板需要经常改变方向，而且需要更多数量的电站卫星才能满足需求。
以目前的航天技术来看，部署天基光伏电站的成本肯定要远远高于在地面建设的光伏电站，发电的效费比也远远无法和地面光伏电站竞争。但是美军看好这项技术的前景，是因为他们需要在海外进行部署，必须考虑在战时海外基地得不到当地电力供应的情况，这时，天基太阳能发电就很有吸引力了。尤其是美军正在大力测试的激光武器、电磁炮都需要足够电能支撑，一旦供能问题解决，它们的部署就不会再受到太多的限制，利用天基电站供电、由激光炮、电磁炮武装的基地出现在需要的任意地区，这对于美军可以说是个非常理想的场景，而对于它的对手来说肯定就不是那么美妙了。
在X-37B上搭载的光伏射频天线模块，简称PRAM
对天基太阳能发电感兴趣的不只有美国和欧洲，日本，俄罗斯，加拿大和印度的航天机构都有类似的研究计划。其中日本最为积极，早在1987年日本宇宙科学研究所就成立了太阳能发电卫星研究组。2005年，日本将天基太阳能电源列入国家航天长期发展规划。日本采用了2种途径进行天基太阳能电源的可行性验证。一是在国际空间站上利用日本实验舱的增压舱、实验后勤舱的暴露段和其他暴露设施安装太阳能试验台；二是发射小型技术验证卫星。2009年，日本启动了新的微波功率传输研究计划，在地面验证100米距离上传输千瓦级功率的微波功率传输及波束控制技术。
我国在这一领域也在紧密追踪。西北工业大学成立了空间太阳能研究中心。2017年，西北工业大学代表队获得了第二届“国际空间太阳能学生竞赛”的亚军。在2016年，中国航天科技集团五院的“钱学森空间技术实验室”团队已开展太阳能电站具体研究工作，目前正处于研究试验阶段。
空间太阳能发电虽然现在看起来还像是科幻小说，但有世界各大航天机构（以及军方）的努力推动，它在不远的将来实现的可能性还是不小的。
（作者：微胖 版权稿件，未经许可禁止转载）
文章内容系作者观点，不代表本报立场
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
