无太空找电能

林宽雨

说起太阳能发电，想必大家都很熟悉，太阳能发电设备早就在我们的生活中得到了广泛的应用。不过，咱们今天要介绍的是一种非同一般的太阳能发电方法。在这种方法中，太阳能发电设备都跑到了太空中，电能从太空中传到地球。这种发电方法就是如今备受科学家青睐的空间太阳能发电技术。

太空发电的三大主力

所谓空间太阳能发电，简单来说，就是在太空中把太阳能转化成电能，再把生成的电能传输到地面利用起来。想完成这项壮举，需要三大主力成员。

1太阳能发电装置在太空中的太阳能发电装置和在地面上的太阳能发电装置工作内容一样，都是把“热情”的太阳能变成人们需要的电能。

2太空转换发射装置在太空中产生的电能想要被人们利用，得传输到地面才可以。为此，这些电能需要通过太空转换装置变身成微波或者激光，再借助发射装置到达地面。

3地面接收转换装置最后，还需要地面接收转换装置将电能恢复原形，供入电网。这样，通过这三大主力成员的通力合作，人们就能用到来自太空的电能啦！

太空发电优点多多

明明在地面上就能实现太阳能发电，为什么要大费周章地把发电设备送到太空中呢？之所以这么做，是因为空间太阳能发电有很多优点。

1能量充裕相比于地面，太空中的太阳能要充裕得多。据估算，1平方米的太阳能电池在多雾地区的发电功率大约是0.1千瓦。在西北地区太阳直射的正午，1平方米的太阳能电池的发电功率也只能达到0.4千瓦。但到了地球同步轨道上，1平方米的太阳能电池的发电功率能达到10千瓦以上。

2工作效率高在太空中的太阳能发电设备不受昼夜更替、季节变化等因素的影响，工作效率更高。如果把太阳能发电设备放到地球同步轨道上，它们在99%的时间内都能稳定地接收太阳辐射，这工作效率绝对是地面上的太阳能发电设备望尘莫及的。

3使用范围广身处太空中的太阳能发电设备覆盖面也更广，如果这些发电设备真能实现大规模商业化供电，很多偏远地区都会受益。不仅如此，在太阳能发电设备控制范围内的航天器也能沾光，可以借此摆脱笨重的太阳能电池翼轻装上阵。

空间太阳能发电计划

随着地球传统能源日渐枯竭，像太阳能这样的可再生能源本来就备受关注，再加上太空中的太阳能发电设备的工作业绩又比地面上的太阳能发电设备突出得多，很多国家早就有了建设空间太阳能电站的计划。

早在1977—1980年，美国能源部和美国国家航空航天局就有了建设空间太阳能电站的计划，他们设计了一种名为“参考系”的太空太阳能发电卫星系统。这个系统由60块长10千米、宽5千米的太阳能面板组成，发电功率达到500万千瓦。这个计划虽然听起来很棒，但因为资金需求量太大，没过多久就被中止了。

日本在1987年成立了专门研究空间太阳能发电的研究组，并于1993年完成了一种名为“SPS2000”的空间太阳能发电卫星模型的设计。SPS2000卫星整体为正三角形棱柱形状，边长336米，柱长303米。SPS2000卫星上除了发电用的太阳能电池，还包括了集电、送电、通信、控制等部分，总质量大约为240吨。按照计划，SPS2000卫星的组成部分由大型火箭分16次运到太空，然后由组装机器人像搭积木一样在太空中完成组装。由于日本对建设空间太阳能电站过于乐观，这个原本要在2000年前上太空的SPS2000卫星一直没能实现自己的飞天梦。

除此之外，苏联、德国、法国等都提出过空间太阳能电站的建设计划。我国是在2008年将空间太阳能电站的研发工作纳入国家先期研究规划中的。经过十多年的发展，我国在空间太阳能电站的研究上取得了很大的进步。如今已经有十几家科研院所、高校、企业等加入了太空太阳能发电的相关研究中。2018年12月底，我国在重庆市启动了首个空间太阳能电站实验基地的建设工作;2018年12月23日，西安电子科技大学也启动了一个名为“逐日工程”的相关研究项目。在空间太阳能电站的建设上，我国一路快跑，后来居上，如今已经从最初的跟跑者变成了领跑者。

困难重重有挑战

利用太空中的太阳能发电虽然有很多优势，但它们一时半会儿还抢不了地面上这些太阳能发电设备的“饭碗”。因为想要把太空中的太阳能利用起来，还有不少难题需要解决。

1太空太阳能电站如何建设单个太阳能电站的面积至少要有1400个足球场那么大，使用寿命要在30年以上。在地面上建设这么宏大的项目都不容易，更别说是在遥远的太空了。

2昂贵的成本如何解决把材料从地球运到太空所需的运输费用要比在地面上的高很多，而想要在太空中建成发电站，势必需要很多次从地球到太空的运输，建设成本過于昂贵是一个不可避免的难题。

3安全隐患如何消除地球同步轨道虽然是个能稳定接收太阳能的好地方，但同样也是一个发生危险概率比较高的地方。想在这里生存，不仅要期盼不会跟周围大量的太空垃圾发生交通事故，还得避开偶尔造访的陨石。所以，要在地球同步轨道上建设发电设备，必须先想好如何保证它们的安全。毕竟，事故造成的后果可是不堪设想的。

当然，即便困难重重，这种既高效又环保的发电方式依旧很有吸引力。为了建成空间太阳能电站，相信科学家一定能想办法把这些难题——解决。比如，虽然建设空间太阳能电站需要火箭往太空跑很多次，但如果能用上可回收火箭，成本就可以降低很多。