用电不用愁，太空发电有望成为现实

【蜂耘网  新材料】你有可能听起来会觉得这是科幻小说：一个漂浮在太空中的巨型太阳能发电站，向地球发射了大量的能量。但这一概念，有可能成为现实。气候变化是我们这个时代最大的挑战，随着城市的发展和生活水平的提高，全球气温加速上升，天气模式转变异常，气候变化已经影响到全球。

近年来，可再生能源技术发展迅猛，效率提高，成本降低。据预测，到2050年，世界将消耗两倍的能源，到那时，要将排放量降至为零是一件非常困难的事情。我们目前是依靠太阳能电池板和风电场，每天都需要全天候的电力。但是，当有一天，太阳不再发光，风不再吹的时候，燃烧化石燃料的发电站就必须去填补这一空白。所以，克服这一挑战需要从根本上改变我们生产和消费能源的方式。

那么，要想有一种既清洁廉价，又能够永不间断的能源，并且能够解决这一问题的一种可能办法就是，在太空中产生太阳能。通过太空中的太阳能发电站，我们可以捕获恒星的能量，将其安全地发送到地球。这样做有很多好处，太阳能发电站可以一天24小时绕轨道面对太阳，地球的大气层也会吸收和反射一些太阳光，大气层上方的太阳能电池也可以接收更多的阳光，产生更多的能量。

空间能源倡议正在汇集专业的知识来实现这一目标，这一技术的工作原理是：在地球的阴影之外，卫星将太阳光转换为无线电波，将其传送到地球上，每颗卫星产生两千兆瓦的连续电力，这也相当于一个传统的发电站，在地面上，一个类似网状的天线网络在收集好能量后，将其转化为电网的电力。人们不用担心光束的安全问题，它大约是正午太阳光强度的四分之一，人和动物都可以安全地通过光束。

将卫星固定在地球上方的某个点，让它长期接受太阳的普照，无论天气好坏，卫星能够全年不分昼夜地提供电力。每颗卫星都非常大，但它是由生产线上的数千个小模块组成，能够降低材料成本，这些小模块是由一个可重复使用的火箭队运送到轨道上，再由小型自动机器人将其连接起来，形成太空中的大规模生产模块。一旦完成这些流程后，卫星就开始工作，昼夜不停地传送能量，那些小型自动机器人再准备建造下一个模块。

有专家计算，来自太空中的太阳能花费与地球上的太阳能电池板的发电成本大致是相同的，而且在夜间也能不间断地供应电力，对环境的影响也很小，天线覆盖仅为风电场的百分之三左右，就能提供相同的输出，简直是妙不可言。

现在我们有机会引领这项新技术的发展，但这些理想化的结果的背后，还是需要克服不少的挑战。

1. 该如何组装、发射和部署如此大型的建筑？

一个太阳能发电站的面积可能要达到10平方公里--相当于1400个足球场。使用轻质材料也将是至关重要的，因为最大的费用将是用火箭将空间站发射到太空的成本。所以，可以尝试开发一批数千颗较小的卫星，将这些卫星聚集在一起，并配置成一个单一的大型太阳能发电机，或者运用3D打印的技术，将超轻型太阳能电池打印到太阳帆上，太阳帆是一种可折叠、重量轻、反射率高的薄膜，能够利用太阳辐射压力的效应，在没有燃料的情况下推动航天器前进。同时，要在太阳帆结构上嵌入太阳能电池，以创建大型的、无燃料的太阳能发电站。

虽然我们目前依赖来自地球的材料来建造发电站，但科学家们也在考虑利用来自太空的资源来制造，比如可以考虑下利用在月球上发现的材料。

2.该如何将电力传输回地球？

目前的计划是将太阳能电池中的电能转化为能量波，并利用电磁场将其向下传输到地球表面的天线上。然后，天线会将电波转换回电能。来自日本宇宙航空研究开发机构领导的研究人员已经开发了这项设计，并演示了一种应该能够做到这一点的轨道器系统。虽然在这一领域我们还有很多工作要做，但是在未来几十年内，太空中的太阳能发电站成为现实，也是有很大的可能的。

在全球范围内，科学界正在投入时间和精力发展太空中的太阳能发电站，或许在未来，人类也能完全依靠太空发电站生活，不需要再依赖使用地球上的不可再生资源。虽然实现零碳排放目标非常艰难，但借助太阳和太空的力量，相信我们可以成功!

（蜂耘新能源网  责任编辑：燕子）