太空太陽能似乎近在眼前，又似乎遙不可及。但這一想法激勵了許多技術(shù)人員大膽思考。

外太空總是陽光明媚。那會成為地球上的能量來源嗎？

雖然太空太陽能陣列在科幻中是一個理念，但它同時也是一個長期以來一直激發(fā)科技專家憧憬的科幻理念。這涉及到大規(guī)模的軌道太陽能電池板陣列，可以收集能源并通過無線電波傳輸?shù)叫枰牡胤健?/p>

各國科學家正在致力于將太空太陽能（SBSP，space-based solar power）成為現(xiàn)實。IEEE終身高級會員Raul Colcher表示：“美國、中國、日本、俄羅斯、韓國和印度等多個國家都在進行相關(guān)技術(shù)的積極研究。”

光明的未來？

加州理工學院太空太陽能發(fā)電項目（SSPP，CalTech Space Solar Power Project）于2023年初啟動，其中包括一套可用于軌道太陽能發(fā)電場的原型組件。中國計劃最早在2030年代建成一座具有商業(yè)發(fā)電能力的電站。

在能源價格高企的70年代，美國一直在對軌道太陽能進行研究，但在21世紀初，由于資金和技術(shù)方面的挑戰(zhàn)，美國基本上放棄了這方面的工作。兩種趨勢重新引起了人們的興趣。首先是推動到2050年實現(xiàn)凈零碳排放。第二個是月球基地的遙遠可能性。SBSP可以為月球基地的車輛和結(jié)構(gòu)提供動力源，尤其是在關(guān)鍵的早期。

雖然實施可能還需要幾十年，但如果成功，太空太陽能電力有望在夜晚或多云天氣時提供太陽能電力，從而彌補地面太陽能的不足。一些支持者認為，這項技術(shù)有一些優(yōu)勢，包括始終有太陽光照、地球傾斜不影響能源收集、沒有大氣層減弱陽光強度等。

IEEE高級會員Inderpreet Kaur說：“在太空中，太陽總是閃閃發(fā)光，地球的傾斜不會阻止能量的收集，也沒有大氣層可以降低太陽光線的強度。這使得將太陽能電池板送入太空提供了一種誘人的可能性。”

他們能夠順利起步嗎？

然而，反對者指出，在這樣一個項目實現(xiàn)可行性之前，必須克服大量技術(shù)難題，比如如何在太空中組裝太陽能陣列、如何將能源傳輸回地球以及如何以具有成本效益和節(jié)能的方式將材料送入軌道。

IEEE會士Panagiotis Tsiotras表示：“天基太陽能電池陣列的想法已經(jīng)存在多年，但技術(shù)挑戰(zhàn)仍然存在。我認為，目前在電力效率或如此大的太陽能電池陣列的制造和組裝方面，經(jīng)濟學并不奏效。要實現(xiàn)進步，需要在這些領(lǐng)域以及材料方面取得進展。”

激發(fā)想象力

盡管如此，太空太陽能陣列的原型仍在路上，并吸引了大量關(guān)注。加州理工學院的一項實驗，稱為可部署在軌超輕復(fù)合材料實驗（DOLCE，Deployable on-Orbit ultraLight Composite Experiment），研究了自組裝太陽能電池陣列的模塊化組件。

為了將能量傳回地球，研究人員專注于將陽光轉(zhuǎn)化為另外兩種形式之一：激光或微波。大多數(shù)微波設(shè)計都設(shè)想傳輸大量功率，需要在地面上安裝幾公里長的接收器。激光技術(shù)允許1到10兆瓦量級的更小、更集中的應(yīng)用。但這將需要比基于微波的系統(tǒng)多得多的衛(wèi)星。基于激光的系統(tǒng)可能適用于地球上功率需求高的偏遠地區(qū)，例如采礦作業(yè)。

天基太陽能的想法吸引了全球的技術(shù)專家。幾十年后，對這個項目的研究可能會產(chǎn)生意想不到的結(jié)果。

IEEE 2023當選主席、IEEE終身會士Thomas Coughlin表示：“太空太陽能是可能的。我相信太空太陽能陣列將用于推動外太空產(chǎn)業(yè)和資源開發(fā)，這將造福于地球上的人們。”

審核編輯：彭菁