基于空间的太阳能重新回到桌面上

将太阳能从太空发射到地球？不要笑。这个想法——曾经被认为在技术和财务上不可行——正在被包括美国、中国、韩国、日本和英国在内的几个国家积极考虑。欧洲航天局也参与其中。今年 1 月，欧空局表示将资助其收到的 85 项提案中的 13 项，此前它呼吁征求与太空太阳能 (SBSP) 相关的想法。

ESA 在其网站上表示，“通过接近电磁波的理论传输效率（50-60%）……我们可以在地球接收器上每平方米产生大约 400 W 的电力，大约是两到三倍我们可以从相同区域的地面光伏面板中获得的数量。”支持 SBSP 的关键因素之一是它每天 24 小时运行，这意味着——理论上——不需要大型电池存储装置，并且从上方发射的能量将每天持续一整天。

英国商业、能源和工业战略部委托弗雷泽-纳什咨询公司进行了一项研究，该研究于 2021 年 9 月发布。该研究题为“天基太阳能——降低通向净零风险的途径”，该研究确定以下因素是更新后的驱动因素对 SBSP 的兴趣。

该研究发现，太空太阳能发电的平均能源成本将低于大多数传统热能发电资源，仅略高于太阳能和风能。

图片来源：UK.gov

据The Hill报道，中国预计将在 2028 年之前发射一颗卫星，作为 SBSP 的试验台。基于从第一颗卫星中吸取的教训，它将在大约 2 年后发射一颗更新的卫星。经过一系列升级后，中国政府希望从空间站发射商业上负担得起的电力，到 2050 年，到 2050 年，该空间站的发电量将与现有核电站相当。中国重庆军民融合协同创新研究院据《石油技术杂志》报道，正在进行功率束实验，并正在建造一个 SBSP 测试设施。

据Space.com称，美国空军正计划在 2024 年之前启动自己的“动力发射”测试任务——它认为这是为未来远程作战基地提供动力的一种手段。正如在美国经常发生的那样，这项研究的动力是找到为军事行动提供动力的方法。在伊拉克的灾难性战争中，人们向前沿作战地区运送燃料所造成的伤亡比实战中的伤亡还要多。

弗雷泽-纳什的研究指出，“由诺斯罗普·格鲁曼公司和美国空军研究实验室 (AFRL) 牵头的一项耗资 1.8 亿美元的国防研究计划，旨在根据 SSPIDR 开发和展示包括轻型夹层板 PV/RF 模块和轻型可伸缩反射镜在内的技术（太空太阳能增量开发和研究）项目”正在进行中。美国海军研究实验室也使用X-37B太空飞机在太空进行了能量收集和转换实验。美国宇航局已委托进行自己的研究。

英国已经宣布，两个 SBSP 系统已经证明从太空发射能量在技术上是可行的。美国曼金斯空间技术公司设计的SPS-Alpha就是这样一种系统。另一种是英国国际电气公司研制的CASSIOPeiA（恒定孔径、固态、集成、轨道相控阵）。两者都是模块化的固态设计，可以批量生产。

福布斯最近的一篇文章指出，微波波束系统可以向地面接收器传输高达 1 吉瓦的能量，足以为一个大城市供电，而激光系统每颗卫星产生 1 到 10 兆瓦的能量，因此需要数百颗卫星组成的网络.

如果你准备好将最近对太空太阳能的兴趣重新抬头视为另一种疯狂而疯狂的想法，它没有希望去任何地方 – 不要。请记住，太阳能电池板的成本自首次面世以来已降低了 99%。第一个 LED 灯是如此微弱，没有人认为它们对任何有用的东西都有好处。与今天上线的巨大结构相比，40 年前的风力涡轮机看起来就像玩具。

换句话说，永远不要说永远。当然有问题。微小的小行星和太空尘埃可能会对卫星造成严重破坏。太阳风可以使微波光束偏离地面上的接收设备。太空中的维修和维护既困难又昂贵。显然，来自太空的无限能量时代并非指日可待。但这也不是几个世纪前的事情。

最大的挑战是在我们等待天基太阳能的祝福到来的同时，防止世界各国相互炸毁。不仅如此，地球变暖的影响将继续在人类社会中造成剧变。例如，如果凤凰城、拉斯维加斯和南加州没有水可以让人们生活，那么向美国西南部输送大量电力是没有意义的。也许人类需要找到比基于太空的太阳能更重要的解决方案。

约翰·曼金斯 (John Mankins) 是前 NASA 科学家，他在 1990 年代处于 SBSP 研究的最前沿，直到这个想法被放弃。他也是英国政府正在考虑的 SPS-Alpha SBSP 系统背后的人。他告诉《福布斯》 ，“总是存在地缘政治问题。因为当你在赤道轨道，地球静止轨道上时，你可以看到你下方的大部分地球。对我来说，很难想象如何达成共识来允许这样的事情发生。”

也许一些关于人类如何在可持续发展的星球上合作共处的研究可能与学习如何从太空中的卫星传输太阳能同样重要——如果不是更重要的话。

来源： CleanTechnica