天基太阳能敞开清洁动力新赛道

  

  跟着人类日子电气化程度不断的前进，以及大数据与人工智能技能迅猛展开，全球动力需求正以史无前例的速度增加。风能、太阳能等地上可再次出产的动力当然重要，但它们具有间歇性，且需求占用宽广的土地资源。在这样的布景下，天基太阳能（SBSP）或将成为一条通往真实清洁、充足动力未来的新途径。

  据世界经济论坛官网近来报导，跟着发射本钱下降与规划化制作技能的前进，天基太阳能在技能和经济层面已具有可行性，有望成为一种丰厚且可继续的新动力。当然，要将这一愿景变为实际，仍需战胜一些要害技能妨碍，例如逐渐下降发射本钱、提高向地球传输电力的功率等。

  风力与太阳能发电受气候、环境等要素影响较大。例如，地上太阳能易受云层遮盖，因而供给不安稳；而传统核电站会发生放射性废料，带来污染危险。相比之下，太空中的阳光强度高出地上5—10倍，不只能量充分，还能供给继续、洁净的电力。

  天基太阳能是一套布置于地球轨迹的发电体系。它经过太阳能电池板搜集能量，再以无线方法传回地上的接纳天线。这一设想最早由美国科学家彼得·格拉泽在1968年提出：将大型太阳能卫星布置在距地球约36000公里的停止轨迹上，使其全天候沐浴在阳光中。随后，这些继续不断的太阳能被转化为微波，发射至地上接纳站。这些微波自身是安全的，其峰值强度约为230W/m2，相当于正午阳光强度的1/4。

  早在20世纪70年代，天基太阳能就被以为在技能上可行。直到近十年来，跟着发射本钱下降与规划化制作技能的打破，它才真实具有了经济可行性。

  天基太阳能的优势非常明显：能供给安稳牢靠的基载电力——这种继续性曩昔只能依托化石动力或核能完结。此外，太空中更高的光照强度，也使天基太阳能板单位面积发电功率远超地上，然后节省很多土地资源。美国国家航空航天局最近的一项研讨乃至猜测，一种天基太阳能模型能在一年99%的时间内发电。

  这种高能量密度也有望大幅度下降资料耗费，不只使其更具可继续性，也有助于缓解资源压力。一起，天基太阳能具有高度灵敏的调度才能。每颗卫星可掩盖地球1/4的区域，简直能完结洲际电力的瞬时传输，犹如太空中一座高效的“动力互联纽带”。研讨标明，天基太阳能有望以极具竞争力的本钱，满意人类大部分动力需求。

  一场环绕可继续动力的“太空比赛”现已拉开序幕，世界各国与私营企业正纷繁加大对天基太阳能的投入。

  2023年8月，美国加州理工学院的天基太阳能演示原型完结初次太空无线能量传输。该原型经过名为MAPLE的轻型微波发射器，在太空中完结太阳能收集与传输，不只点亮了一对LED灯，更将能量传回地上——加州理工学院戈登和贝蒂·摩尔工程试验室房顶的接纳器精确捕捉到了这份“天外奉送”。

  我国也在稳步推动千米级阵列建造方针，方案于2028年完结打破。现在，重庆“天基太阳能电站试验基地”与西安“全链路地上演示验证体系”两大渠道已发动建造。其间西安体系于2022年6月完结全链路能量转化传输试验，完结55米垂直间隔微波输能，发射功率超2千瓦。依据我国科学院发布的技能道路年间建成首套商业化空间太阳能发电体系。

  欧洲空间局于2023年1月发动SOLARIS预先研制方案，方案3年内投入6000万欧元攻关太阳能电池、能量转化器、空间机器人等核心技能，为2025年后展开在轨验证铺平道路。

  英国也跻身天基太阳能“玩家”队伍。据英国科技新闻网站本年4月28日报导，英国的“稳定孔径、固态集成、轨迹相控阵列”（CASSIOPeiA）概念已被政府采用，作为天基太阳能发电厂演示项意图起点。参加该项意图几家公司方案6年内交给商业体系。英国还成立了由90多个工业、学术安排和政府安排组成的太空动力建议，加快推动天基太阳能展开。

  日本将天基太阳能列为要点展开趋势，继续展开要害技能验证。2024年12月，日本世界航空研讨开发安排与航天体系公司成功完结空位长间隔微波输能试验：搭载发射器的飞机在7000米高空向地上精准传输微波，布置于地上的13台接纳设备均成功捕获能量。

  尽管天基太阳能远景宽广，但要完结这一宏伟蓝图，仍需在多个要害技能领域完结打破。

  首要就是发射本钱难题。尽管全球卫星发射本钱继续走低，但欧洲空间局表明，建造国际空间站需要数十次发射，规划更大的天基太阳能空间站所需发射次数将更为惊人。值得等待的是，可重复使用火箭技能的老练正明显改进太空经济性，为天基太阳能商业化之路注入微弱动能。

  其次，技能应战相同不可以小看。现在虽已完结数公里间隔的无线传能，但要将千兆瓦级电力高效安稳地传回地上，仍面对严重技能瓶颈。与此一起，如安在太空中使用自主机器人精准拼装、保护巨型空间结构，也成为亟待霸占的技能难关。（本报记者 刘 霞）