空間太陽能電站

◎摘編/本刊編輯部

空間太陽能電站

◎摘編/本刊編輯部

導(dǎo)讀：

2015年3月9日，日本對外宣稱成功進行了一次微波輸電試驗，這是向未來空間太陽能電站邁出的重要一步。這次試驗的距離只有55米，而他們設(shè)想中的空間電站距離地面36000公里，相差了大約65萬倍。此次試驗傳輸?shù)碾娏β手挥?.8千瓦，比設(shè)想中的空間電站少了56萬倍。盡管如此，這次試驗依然是一個有意義的開始。

為什么要在太空建立太陽能電站

空間太陽能電站是人類想象力的又一高峰，簡單來說，就是把太陽能發(fā)電站搬到太空去！

有的小朋友可能會問，人類目前已經(jīng)實現(xiàn)了在地面上利用太陽能發(fā)電的技術(shù)，為什么還要把太陽能電站搬到太空去呢？

原來，空間太陽能電站有它獨特的優(yōu)勢。首先，太空中沒有大氣層的阻隔，陽光照射的強度遠比地面上高。其次，目前在太空還沒有復(fù)雜的“占地”糾紛，各國可以相對自由地選擇建立太陽能電站的位置。第三，更加重要的是，在太空發(fā)電不需要燃燒化石燃料，因此不會產(chǎn)生廢氣排放，這對飽受環(huán)境污染困擾的人類而言，是個巨大的好消息！

日本的空間太陽能電站計劃

日本對空間太陽能電站一直興致勃勃，其中最重要的原因是日本的能源高度依賴進口，即使在建設(shè)了大量核電站之后，這個問題也沒有得到緩解。再加上一些別的原因，日本將自己的目標(biāo)轉(zhuǎn)向了太空。

早在2001年，日本就制定了四步走的戰(zhàn)略，即逐步建設(shè)100千瓦低軌道、10兆瓦低軌道、250兆瓦靜止軌道的演示驗證電站，最終建成1000兆瓦的靜止軌道商業(yè)電站。按照日本的計劃，這個發(fā)電站要到2040年才能投入使用，在此之前需要進行不斷的技術(shù)驗證。

不過，要在太空建立龐大的太陽能電站，那可是一項需要巨額經(jīng)費支出的航天計劃！盡管許多國家?guī)缀醵加薪⒖臻g太陽能電站的雄心，但不得不首先考慮經(jīng)費支出這一重大難題。

超大規(guī)模的太陽電池陣

在太空建設(shè)太陽能電站，首先需要建設(shè)超大規(guī)模的太陽能電池陣。為此，日本正在研制質(zhì)量超輕的太陽能電池板，單位質(zhì)量只有每平方米100克。一個普通雞蛋的質(zhì)量大約50克，也就是說1平方米大的太陽能電池板只有兩個雞蛋那么重。即便如此，建設(shè)空間太陽能電站的成本也高得驚人。

還是先來看看日本建立空間太陽能電站的兩個方案吧。

一種方案是采用2.5×2.3千米的太陽能電池板，一塊接一塊地搭建起電站，形成一個邊長10千米的正方形“大方塊”發(fā)電區(qū)。這個發(fā)電區(qū)的背面就是微波發(fā)射器。另一種方案是日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）提出的，他們決定采用尺寸小一點的“大方塊”，在“大方塊”上方6000米處設(shè)置兩塊直徑1000米的發(fā)射鏡，將陽光發(fā)射到“大方塊”上，從而起到強化陽光照射的作用。

怎樣把太空電力送回地球

把光伏電池發(fā)射到太空從而產(chǎn)生電力并非難事，多數(shù)衛(wèi)星和載人航天器都是用這種方式發(fā)電的，但真正的難題在于如何把電力送回地球。

在這個問題上有兩種解決方法，歐洲和美國傾向于用激光來輸送電力，而日本更加傾向于用微波來輸送電力。這兩者的區(qū)別在哪里呢？

簡單來說，激光的指向性更好一些，而微波的優(yōu)勢則是不受氣象條件的限制，即使在阻礙激光傳播的惡劣氣候下，微波也能穿透阻礙抵達地面。日本認為激光的對準(zhǔn)技術(shù)不過硬，選擇了用微波來輸送電力。

美國地域遼闊，有大片干旱少雨的沙漠可以作為激光的接收場，歐洲也可以在非洲沙漠建立接收場，日本太空電站專家則表示將來有可能選擇一個獨立的小島作為接收場。

空間太陽能電站的發(fā)展前景

目前，日本在空間太陽能電站的建設(shè)上雖然困難重重，但是依然在不懈努力著。這對我國來說也有很大的借鑒意義。

隨著人們生活水平的提高，人均用電量也會越來越高，到那時，我國如果仍舊依靠燃煤、燃油發(fā)電來解決供電問題，即便采用清潔燃煤等環(huán)保技術(shù)，碳排放和其他排放量依然會達到一個可怕的數(shù)字，而核電站只適合修建在沿海地區(qū)，廣大內(nèi)陸地區(qū)依然需要一種發(fā)電能力更高的發(fā)電手段。因此，發(fā)展空間太陽能電站不失為一項靠譜的選擇。