在軌道上收集太陽(yáng)能并將其傳輸回地球，這個(gè)想法由來(lái)已久。如今，許多公司聲稱他們終于可以將之變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

太陽(yáng)光被收集起來(lái)，然后通過(guò)場(chǎng)地上像放大鏡一樣的大型透鏡照射出來(lái)，每個(gè)透鏡大約1.2米高。

去年一場(chǎng)實(shí)驗(yàn)在佛羅里達(dá)州的一座美式橄欖球場(chǎng)上，進(jìn)行了一項(xiàng)不同尋常的測(cè)試。這次測(cè)試中，投擲的不是橄欖球，而是橫跨整個(gè)球場(chǎng)的光束。這些密集的光束持續(xù)了幾分鐘，從杰克遜維爾美洲虎隊(duì)主場(chǎng)一側(cè)的發(fā)射器發(fā)射，并匯聚到另一側(cè)的屏幕上。

目標(biāo)是什么？檢驗(yàn)利用太空中的陽(yáng)光為衛(wèi)星供電是否可行。

Star Catcher是全球眾多致力于開(kāi)發(fā)太空太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的公司之一。幾十年來(lái)，太空太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)一直處于科學(xué)與科幻之間的灰色地帶。其理念是通過(guò)在太空捕獲太陽(yáng)光，并將其傳輸?shù)降孛婊蚱渌l(wèi)星，從而為地球提供豐富的清潔能源。

星捕網(wǎng)絡(luò)可在客戶衛(wèi)星需要時(shí)，以所需的功率和密度，在指定地點(diǎn)為其提供電力。星捕網(wǎng)絡(luò)能夠以 0.1 個(gè)太陽(yáng)光強(qiáng)至 10 個(gè)太陽(yáng)光強(qiáng)的密度，輸送 100 瓦至 100 千瓦的功率，從而消除能源瓶頸，提高正常運(yùn)行時(shí)間、帶寬和任務(wù)執(zhí)行能力—無(wú)需改造，成本僅為一半。

比之下，地面上的太陽(yáng)能電池板會(huì)受到大氣層、天氣和地球晝夜循環(huán)的限制。這些因素都會(huì)影響電池板吸收的陽(yáng)光量，在太陽(yáng)輻射到達(dá)地面之前，會(huì)過(guò)濾掉不同比例的輻射。但在太空中，幾乎可以全天候以更高的效率收集陽(yáng)光。

然而，意識(shí)到這一點(diǎn)絕非易事。

這很可能需要龐大的衛(wèi)星星座，這或許會(huì)引發(fā)爭(zhēng)議，難以安全運(yùn)行，而且建造過(guò)程需要大量的火箭發(fā)射。此外，還有更便宜、更便捷的可再生能源，可以更快地投入使用——考慮到如果世界想要控制全球變暖，就必須用更環(huán)保的替代能源取代化石燃料，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

即便如此，仍有人認(rèn)為在太空建造太陽(yáng)能發(fā)電站的益處將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于弊端。例如，美國(guó)軍方非常熱衷于一項(xiàng)能夠按需向世界任何地方輸送能源的技術(shù)，這有助于克服現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上面臨的主要難題之一，但這項(xiàng)技術(shù)在災(zāi)后重建或?yàn)檗r(nóng)村社區(qū)提供能源方面也同樣大有裨益。

太空太陽(yáng)能發(fā)電的工作原理與地球上的太陽(yáng)能發(fā)電非常相似—太陽(yáng)能電池板將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能—但它有一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)：它們位于大氣層之上。這意味著這些電池板可以收集未經(jīng)大氣層過(guò)濾的陽(yáng)光。大氣層會(huì)反射到達(dá)地球的約30%的能量，并在能量到達(dá)地球表面之前吸收約四分之一。太空太陽(yáng)能電池板可以避免這種影響，并且如果放置在合適的軌道上，可以幾乎持續(xù)地接收陽(yáng)光。

收集到的這種能量可以以微波或激光束的形式傳輸回地球，并由大型地面天線接收，轉(zhuǎn)換回可用的電能。然而，為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，每顆衛(wèi)星都必須產(chǎn)生并傳輸千兆瓦級(jí)的巨量電力，這就需要在軌道上組裝龐大的陣列。

美國(guó)科幻小說(shuō)作家艾薩克·阿西莫夫早在1941年就在他的短篇小說(shuō)《理性》中首次描寫(xiě)了從太空獲取太陽(yáng)能的設(shè)想。后來(lái)，在20世紀(jì)70年代，美國(guó)宇航局的研究得出結(jié)論：雖然這個(gè)想法很吸引人，但存在著巨大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)障礙。

約翰·曼金斯曾是美國(guó)宇航局的物理學(xué)家，也是太空太陽(yáng)能發(fā)電的倡導(dǎo)者。他在上世紀(jì)90年代領(lǐng)導(dǎo)了另一項(xiàng)研究，該研究表明，由于太陽(yáng)能電池和其他技術(shù)的進(jìn)步，太空太陽(yáng)能發(fā)電的想法正變得越來(lái)越可行?！翱尚行猿杀緩?萬(wàn)億美元降至1000億美元，”他說(shuō)道，“但當(dāng)時(shí)沒(méi)有人對(duì)此感興趣?！?/p>

在中國(guó)，科學(xué)家們正在研發(fā)一種OMEGA空間太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星（SSPS）的全鏈路，它利用微波傳輸太陽(yáng)能電池板陣列產(chǎn)生的電力。他們計(jì)劃在軌道上組裝一個(gè)直徑1公里的天線，以及600個(gè)直徑100米的太陽(yáng)能子陣列。

目前，地面測(cè)試已成功利用微波傳輸技術(shù)，在55米的距離上傳輸了高達(dá)2081瓦的功率——足以驅(qū)動(dòng)一個(gè)家用電水壺。

歐洲航天局的“太陽(yáng)神計(jì)劃”（Solaris initiative）也將在今年晚些時(shí)候決定是否值得進(jìn)一步研究太空太陽(yáng)能發(fā)電。在美國(guó)，多家公司正在美國(guó)軍方的資助下開(kāi)發(fā)太空太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)。

Aetherflux公司計(jì)劃在近地軌道部署一支由高功率紅外激光器和光伏電池組成的衛(wèi)星群。這些衛(wèi)星將收集太陽(yáng)能，然后將電力傳輸?shù)降孛嫔现睆絻H5-10米的接收點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)相對(duì)較小的占地面積。作為一項(xiàng)安全措施，每臺(tái)激光器都設(shè)計(jì)成一旦有物體（例如飛機(jī)或其他衛(wèi)星）進(jìn)入其運(yùn)行路徑，就會(huì)立即關(guān)閉，以免損壞傳感器或人員。

今年四月，Aetherflux宣布已籌集到5000萬(wàn)美元的資金。該公司計(jì)劃在2026年發(fā)射一顆演示衛(wèi)星，該衛(wèi)星將測(cè)試如何向地面太陽(yáng)能電池板發(fā)射1千瓦或1.3千瓦的激光?！白罾硐氲那闆r下，我們能看到幾百瓦的功率，”Bhatt說(shuō)道。

該公司尚未公布其紅外激光傳輸系統(tǒng)在地球測(cè)試中的表現(xiàn)細(xì)節(jié)。

英國(guó)的太空太陽(yáng)能公司采取了不同的方法—它設(shè)想在太空建造城市大小的巨型太陽(yáng)能發(fā)電站，向地面輸送足夠的能量，為整個(gè)國(guó)家供電。這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，但霍姆弗雷認(rèn)為這是可以實(shí)現(xiàn)的。

“到 2050 年，沒(méi)有理由不期待太空太陽(yáng)能發(fā)電能提供全球 20% 的電力，”他說(shuō)。

Space Solar 獲得了英國(guó)政府約 120 萬(wàn)英鎊的資助，計(jì)劃在未來(lái)三年內(nèi)開(kāi)展兩項(xiàng)示范任務(wù)，一項(xiàng)是練習(xí)通過(guò)無(wú)線電波向地面?zhèn)鬏旊娏?，另一?xiàng)是展示機(jī)器人如何在太空中建造大型結(jié)構(gòu)。

該公司表示，最終目標(biāo)是在太空建造一個(gè)直徑1.8公里的巨型結(jié)構(gòu)，并將其命名為“仙后座”。該空間站位于地球上方約36000公里的地球同步軌道上，這意味著它始終位于地球上空同一位置，并且?guī)缀跤肋h(yuǎn)處于日光照射下。

該空間站將利用數(shù)百萬(wàn)顆桌面大小、覆蓋太陽(yáng)能電池板的衛(wèi)星來(lái)收集太陽(yáng)光。大約十億個(gè)天線會(huì)將收集到的能量傳輸?shù)降孛嫔弦粋€(gè)與希思羅機(jī)場(chǎng)大小相當(dāng)?shù)慕邮照荆摻邮照緯?huì)將無(wú)線電波轉(zhuǎn)換成電能。

美國(guó)公司Virtus Solis也在研發(fā)太空太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)。該技術(shù)計(jì)劃將20萬(wàn)顆蜂窩狀衛(wèi)星組成龐大的星座，覆蓋數(shù)公里范圍。這些星座將采用特殊的莫爾尼亞軌道，圍繞地球大幅擺動(dòng)，使其能夠在高緯度地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間停留，向北半球輸送電力。Virtus Solis計(jì)劃于2027年發(fā)射演示任務(wù)。

然而，也有人認(rèn)為太空太陽(yáng)能發(fā)電成本并不低。一項(xiàng)針對(duì)大規(guī)模太空太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)計(jì)的評(píng)估表明，以這種方式產(chǎn)生的電力成本可能是地面發(fā)電成本的12到80倍。

未來(lái)，航天器或許能夠向地球以外的其他地方輸送能量。在佛羅里達(dá)州NFL體育場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試的Star Catcher公司正在研究，未來(lái)是否有可能將陽(yáng)光反射到衛(wèi)星上，從而增強(qiáng)衛(wèi)星在太空中的能源供應(yīng)。

他們的光束系統(tǒng)將使用一系列菲涅爾透鏡——燈塔長(zhǎng)期以來(lái)一直使用這種透鏡來(lái)反射和折射光線——將陽(yáng)光聚焦到衛(wèi)星的太陽(yáng)能電池板上。拉什表示，這項(xiàng)技術(shù)可以為衛(wèi)星提供比僅靠自然陽(yáng)光所能獲得的更多能量。

可見(jiàn)目前很多國(guó)家都在積極發(fā)展部署從太空獲取太陽(yáng)能的 技術(shù)，那么你認(rèn)為這種技術(shù)是否合適，能否發(fā)展起來(lái)？