太空太阳能发电

在地面上，太阳能发电有其局限性。太阳能电池效率不是特别高。下雨。晚上太阳会消失。太空太阳能电池板可以产生相当于地球上类似电池板五倍的能量，因为它可以避开天气和黑暗所造成的损失。美国国家空间协会 2007 年的一项研究估计，地球同步轨道上半英里宽的光伏带可以产生相当于地球上一年内所有剩余石油的能量。虽然成本高昂，但如今发射工作太阳能卫星是可能的。将捕获的能量传输到地球是一个挑战——科学家们才刚刚开始研究这个问题。

如果从太空发射电力听起来令人不安，那么这个概念其实非常安全、简单。配备太阳能电池板的卫星将全天 24 小时收集太阳能，然后将这些能量转换成红外激光束。高效激光器将把捕获的 80% 能量传输到地面接收器；一种设计要求激光束宽 60 英尺，地面接收站面积为 9,700 平方英尺。如果云层阻碍光束穿过地球大气层，卫星可以将能量重新定向到网络中的其他卫星或接收器。

本月，欧洲太空公司阿斯特里姆将在德国测试红外激光传输系统的可行性。阿斯特里姆创新主管马修·佩伦说：“我们只是想演示激光在人眼安全波长下的电力传输。我们试图以人眼不敏感的波长传输电力，这样你就可以安全地穿过光束或无意中看到它。”2016 年，该公司计划发射一颗初步卫星，配备 500 平方英尺的太阳能电池板，将向地面接收器传输几千瓦的电力。阿斯特里姆表示，到 2020 年，它将运行一颗可以提供 10 千瓦电力的卫星，足以为 10 个单户住宅供电。

与此同时，日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 和总部位于加州的 Solaren 公司正计划利用微波传输太阳能。尽管 Astrium 公司测试的高效激光器最近才面世，但高效微波发射器已经问世多年。2008 年，物理学家从毛伊岛的一座山向夏威夷岛发射了 20 瓦的微波频率，距离为 92 英里，大约是地球大气层厚度的 1.5 倍。JAXA 与三菱和其他公司合作，实施一项耗资 210 亿美元、为期 30 年的项目，将每颗配备 2.5 平方英里太阳能电池板的卫星发射到太空。该项目将产生 1 千兆瓦的电力，大约相当于一座核电站。独立倡导组织 Solar High Study Group 表示，轨道上有足够的空间容纳数千颗这样的卫星。

如果太空太阳能卫星能够发射——这是一个重要的“如果”，因为将激光发射到太空具有政治意义——那么第一批接收者可能是位于北极和南极的研究实验室，或者其他电力短缺的地方。美国国防部也表示有兴趣将太空能源传输到战场，在那里，燃料输送的成本可能高达每加仑 400 美元。

关于对环境的影响，英国萨里大学物理学家斯蒂芬·斯威尼 (Stephen Sweeney) 表示，该系统不会使地球变暖或改变气候。斯威尼正在研究阿斯特里姆系统。他还指出，由于激光使用的波长，光束不会伤害任何可能误入光束路径的动物。