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下載手機APP 空間太陽能發電站(藝術圖)。圖片來源：國際經濟論壇網
加州理工學院研制出的空間太陽能電池板。圖片來源：加州理工學院
科技創新國際潮
據國際經濟論壇網近日報導，英國政府正考慮出資160億英鎊，制作空間太陽能電站。空間太陽能電站是英國政府“凈零創新組合”項目將出資的技能之一，被視為可助英國到2050年完成凈零排放的潛在辦法之一。
美國加州理工學院科學家也正在開展一項具有前鋒性的“空間太陽能發電項目”，而且美國海軍研究實驗室2020年在太空測試了太陽能模塊和能量轉化系統。此外，我國也在制作自己的空間太陽能發電站。
那么，太空中的太陽能發電站將如何運作，能帶來哪些長處，又面臨哪些應戰呢?
長處多多
據國際經濟論壇網報導，到2050年，全球動力需求預計將增長近50%。
坐落軌道上的空間太陽能電站一天24小時都可以接納太陽光，因而可以持續發電，這比地球上的太陽能發電系統更具優勢——后者只能在白日發電，而且受天氣影響。因而，空間太陽能發電或許是協助滿足全球動力部分日益增長的需求和應對全球氣溫上升的要害。
空間太陽能發電需求在太空搜集太陽能并將其傳送到地球上。為此，空間太陽能發電系統需求一顆太陽能衛星，即一臺裝有太陽能電池板的巨型航天器。這些電池板可以發電，然后經過高頻無線電波將能量無線傳輸到地球，而一種名為硅整流二極管天線的地面天線將把無線電波轉換成電力，再將其傳送至電網。
遠景可期
使用漂浮在太空中的巨型太陽能發電站向地球發射大量能量，這聽起來像科幻小說——20世紀20年代，俄羅斯科學家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基首次提出了這個設想。在很長一段時間里，它成為作家們的靈感來源。1941年著名科幻作家艾薩克·阿西莫夫宣布的短篇小說《推理》，就描述了這樣一個能搜集太陽能、并經過微波向行星傳遞能量的空間站。
此后，基于太空的太陽能使用就成為一個長盛不衰的想法，而最近的技能進步使科學家們對其遠景更為樂觀。這些技能包含輕型太陽能電池、無限能量傳輸和太空機器人技能等。
制作空間太陽能發電站首先需求處理的是太陽能電池板的重量問題，不過，這現已經過開發超輕太陽能電池得到了處理。2017年，美國加州理工學院的研究人員提出了一個模塊化發電站的規劃，該發電站由數千塊超輕型太陽能電池瓦組成。它是迄今為止最輕的集成多功能原型機，可以搜集陽光，將其轉換成射頻電能，然后以受控光束無線傳輸這種能量。
別的，空間太陽能電站基于模塊化規劃，大量太陽能組件可由機器人在軌道上拼裝而成。此外，把一切這些組件運入太空難度大、本錢高，但像美國太空探索技能公司(SpaceX)這樣的公司正在努力改變這種狀況，其研制出的“獵鷹”火箭可重復使用，功能更強大的“星艦”火箭也行將進入要害的試飛階段，有望大大下降空間發電本錢。
仍有應戰
弗雷澤-納什咨詢公司最近的一份報告以為，英國出資100多億英鎊制作空間太陽能電站是可行的。該項目預計將從規模實驗開端，2040年建成并投入使用。屆時這顆太陽能衛星的直徑將到達1.7公里，重約2000噸。地面天線的面積約為87平方公里。
據美國顧客新聞與商業頻道網站報導，我國正在考慮制作太陽能發電站的方案，包含在2021年至2025年制作中小規模平流層太陽能電站并發電;2025年后開端大規模空間太陽能電站系統相關工作。根據有關專家組證明主張，我國應力爭在未來十余年完成空間超高壓發電輸電及無線能量傳輸實驗驗證，完成“2030年開端制作兆瓦級空間太陽能實驗電站，2050年前具備制作吉瓦級商業空間太陽能電站的能力”的中、遠期目標。
但國際經濟論壇網的報導指出，即便咱們成功制作了一個空間太陽能電站，其運轉也面臨若干實踐應戰，例如太空碎片或許會破壞太陽能電池板。太空碎片是廢棄的運載火箭或航天器部件，它們在地球上空數百公里處漂浮，因為太空碎片以25266公里/小時的極快速度在近地軌道上飛行，因而一旦發生磕碰，或許會對衛星或航天器形成嚴重破壞。
另一個問題是，從太陽能衛星向地面傳輸能量難度很大，科學家們需求進步無線能量傳輸的功率，依照現有技能，搜集到的太陽能只有一小部分可到達地球。
報導還指出，空間太陽能發電能否協助英國在2050年前完成凈零排放還有待觀察，但雖然存在上述應戰，空間太陽能發電未來仍有或許夢想成真，在全球動力供應中發揮重要作用。科技日報作者：劉霞
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