在太空建设太阳能电站，效率会更高吗？

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1968年格拉塞博士提出了空间太阳能发电站方案，这一设想是建立在一个极其巨大的太阳能电池阵的基础上，由它来聚集大量的阳光，利用光电转换原理达到发电的目的。所产生的电能将以微波形式传输到地球上，然后通过天线接收经整流转变成电能，送入全国供电网。

在宇宙空间建立太阳能电站，能合理地充分利用空间资源。太阳能电站设置在赤道平面内的地球同步轨道上，位于西经123度和东经57度附近，使太阳能电池阵始终对太阳定向，并且发射天线的微波束必需指向地面的接收天线。需要克服的主要问题有空间站的组建、太阳能发电设备、电能的储存以及传输等。

系绳式太阳能电站方案

最近，我国首个空间太阳能电站实验基地在重庆启动，该基地建成后开展的基础性实验和应用研究，将对我国今后建设空间太阳能电站产生重大意义。此外，空间太阳能电站系统项目的地面验证平台也将在西安落成，它用于对空间太阳能电站功能与效率进行系统验证。

那么，什么是空间太阳能电站？为何要在太空建造太阳能电站？怎样建造空间太阳能电站呢？

优势得天独厚

目前，在地面用太阳能发电已经很普及了，主要是采用太阳能电池板把太阳能转换成电能。其实，在太空利用太阳能发电并不新鲜，因为目前大多数人造地球卫星、载人航天器和空间探测器都装有大大小小的太阳能电池翼，包括刚刚在月球背面着陆的嫦娥四号月球探测器也是如此。

但是这些航天器的太阳能电池翼所发的电都是供航天器本身使用，而科学家想在太空建造的太阳能电站所发的电将主要用于地面的千家万户，为人类提供巨大清洁能源。

不过，在太空中太阳能却非常充裕。比如，在地球上空3.6万千米的地球同步轨道，由于太阳光线不会被大气减弱，也不受季节、昼夜变化的影响，阴影期很短，99%的时间内可稳定接收太阳辐射，其强度是地面的6倍以上，且能实现空间向地面进行能量的定点传输，所以在太空建设太阳能电站，可有效利用此轨道上的太阳能，为人类提供优质的、巨大的、用之不竭的清洁能源。

由大量太阳能电池阵组成的塔式空间太阳能电站设想图

发展空间太阳能电站，可为地面提供商业化的、大规模的电力供给，解决人类长期对于稳定的可再生能源的需求问题。同时空间太阳能电站对于地面偏远地区供电、紧急供电、航天器供电和调节环境等方面具有重要的应用前景。同时，空间太阳能电站的发展也将为更为长远的月球太阳能电站的发展奠定基础。

一旦能够攻克空间太阳能发电技术，就有望逐步解决人类社会面临的能源危机，获得取之不尽、用之不竭的可持续清洁能源。所以，空间太阳能电站被称为“能源领域的伟大变革”，中国、美国和日本等国的专家都在积极开展相关研究。

就目前来看，空间太阳能电站是开发地月空间经济圈最直接有效可实现的方式，对比开发月球氦3的难度要小得多。

面临巨大挑战

空间太阳能电站是指在太空将太阳能转化为电能，再通过无线能量传输方式传到地面的电力系统，主要包括三大部分：太阳能发电装置、能量转换和发射装置，以及地面接收和转换装置。

空间太阳能电站的技术原理现已没有太大问题。迄今为止，人类发射到太空的最庞大物体“国际空间站”有400多吨，而一个工业级的太阳能发电站则有上千吨。我国有专家建议：将空间太阳能电站的建造材料直接发射到太空中，在太空建立“太空工厂”，通过3D技术将所需的组件打印出来，再通过太空机器人进行组装。这是目前的研究方向之一。

集成对称聚光系统空间太阳能电站设想图

长期运行的安全性也是需要特别重视的问题。尽管从系统设计的角度已经限制了波束密度可以满足安全性要求，但对长期微波辐射下的生态、大气、生物体等的影响问题仍需要开展长期的研究工作。

简言之，空间太阳能电站需要解决三个关键问题：一是如何通过大型运载火箭将发电设备运送至地球同步轨道并组装发电；二是如何将电能传输到地面；三是如何保障设备运行安全和环境安全。目前这三个问题都还处在基础性探索中。

应用无限可能

空间太阳能电站发展的核心应用目标是为地面提供商业化的、大规模的电力供给，解决人类长期对于稳定的可再生能源的需求问题。其应用领域很多。空间太阳能电站对于地面偏远地区供电、紧急供电、航天器供电和调节环境等方面具有重要的应用前景。空间太阳能电站的发展也将为更为长远的月球太阳能电站的发展奠定基础。

空间太阳能电站可以不间断地为地面提供清洁的可再生能源，为人类提供巨大的、无尽的清洁能源储备。假设在（空间）地球静止轨道上每0.5�间隔（间距约360千米）布置一个空间太阳能电站，每个空间太阳能电站的发电功率为5兆瓦，则可以为地面连续提供约36亿千瓦的电力。巨大的空间供电还可以用于地面的海水淡化、制氢等，从而可以用于其他清洁能源的利用。

而且，空间太阳能电站作为一种大型的空间供电基础设施，覆盖面非常广，可以灵活地用于地面移动目标的供电和紧急情况下的供电，包括偏远地区、海岛和灾区等。

传统化石能源的利用引起了地球温度的升高，随之产生的台风和龙卷风等恶劣气象的频繁出现给人类带来巨大的灾难。将空间太阳能电站的巨大能量传输到龙卷风所在的区域，可以改变台风的温度分布，从而破坏龙卷风的形成过程。利用空间太阳能电站还能减缓大气雾霾，从而起到环境调节的作用。

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