来自未来天空的电

太阳是地球乃至整个太阳系取之不尽的核心能源系统。随着地球传统能源的枯竭，空间电站可能成为21世纪解决能源问题的重要途径。太空发电站，简而言之，就是把地面的太阳能发电装置移到太空中，在“天空”里把太阳能转换成电能，然后通过无线能量传输送到地面。

据报道，科学家们正在探索在太空中利用太阳能发电并将其传回地球的方法，并取得了突破性进展。如果这种“空中输电”的技术成熟了，人类就离太空发电站更近了一步。

发电站的主要目的是更有效地利用太阳能。在地面上，由于大气的吸收和散射，云和雨的增减，季节和昼夜的变化，太阳能衰减很大，能量密度也变化很大，很不稳定。太空太阳能丰富。据估计，西北地区太阳能电池每平方米最大发电量约为0.4千瓦，平流层为7-8千瓦，地球同步轨道为10-14千瓦。即使电能在许多转换过程中损失，空间发电的整体效率仍然令人印象深刻。

从技术原理来看，空间电站主要由三部分组成：发电装置将太阳能转化为电能，能量转换发射装置将电能转化为微波或激光，并将光束发送到地面接收系统，最后地面转换装置将其转化为电能并接入电网。美国科学家开发了一种用于发电和能量转换的“光伏射频天线模块”。今年1月，科学家们已经验证了这项技术的在轨测试结果优于地面测试结果，并计划在2023年演示从空间段到地面段的输电。

空间电站不受天气、纬度等自然因素影响，可以大规模收集、转换、利用太阳能，发电量与地面核电站相当。而且，从太空获得的电能可以通过无线方式传输到世界各地，可以为偏远地区、灾区和重要设施提供定向供电或移动供电，而不依赖大规模电网。比如有了太空发电站，电动车就不再需要四处寻找充电桩，可以随时随地移动充电。

然而，建造太空发电站仍然需要克服多个技术问题。比如单个空间电站的面积至少相当于1400个足球场，发电量为兆瓦，使用寿命超过30年。要建造这样一个宏大的空间系统，材料、运输、航天器控制、在轨组装和维护等许多关键领域仍需突破。有人建议，成千上万颗小卫星可以用来组装像积木一样的大型太阳能发电机；或者通过空间3D打印，未来直接在空间站上制造部署空间电站。此外，大功率电能的远程无线传输技术也是亟待解决的问题。

还必须考虑高成本和潜在的安全隐患。比如地球同步轨道上不仅有陨石，还有大量的太空垃圾。太空发电站随时都有被撞击损坏的危险。然而，作为一种高效、环保的发电方式，空间电站仍然受到许多国家的青睐。英国政府已经委托相关部门对太空发电站进行研究，日本科学家也在试验将电能转化为能量波并传输到地表的方法。中国首个空间电站实验基地于2018年在重庆启动，提出了实现空间电站目标的技术路线图，有望成为世界上第一个建设具有实用价值的空间电站的国家。