2017年，中國(guó)向可再生能源投資1259億美元，幾乎占全球總量的一半，因?yàn)樵搰?guó)希望通過(guò)地球的風(fēng)和水來(lái)滿足其巨大的能源需求。然而，也許它最雄心勃勃的項(xiàng)目根本不在地球上，而是在太空中，科學(xué)家們的目標(biāo)是發(fā)射一個(gè)“太陽(yáng)能空間站”，它可以吸收太陽(yáng)光線，將它們轉(zhuǎn)換成電能，并將它們發(fā)射回地球。

該項(xiàng)目面臨著許多技術(shù)和后勤方面的挑戰(zhàn)，但具有明顯的潛力和重要的財(cái)政支持，開發(fā)商希望在本世紀(jì)中葉完成世界上第一個(gè)外太空太陽(yáng)能站。

軌道太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)程

這個(gè)過(guò)程在理論上很簡(jiǎn)單。太空中的發(fā)電裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，就像太陽(yáng)能電池板在地球上所做的那樣。然后，該裝置將能量轉(zhuǎn)換成微波或激光，以回射到地球上的接收站，接收站然后將傳輸轉(zhuǎn)換回電能并將其直接傳送到電網(wǎng)。

建議的電臺(tái)將繞地球22,000英里的軌道運(yùn)行，并提供恒定的能量供應(yīng)，99%的時(shí)間收集和返回能量，因?yàn)樘?yáng)的光線不會(huì)被氣體攔截或阻擋，就像30%的光線一樣當(dāng)它們穿過(guò)地球的大氣層時(shí)，太陽(yáng)能電池板在地球上，不受日夜或季節(jié)變化的影響。該項(xiàng)目將滿足中國(guó)的關(guān)鍵能源需求，自2011年以來(lái)，中國(guó)消耗的煤炭數(shù)量超過(guò)世界其他地區(qū)。近年來(lái)，該國(guó)在可再生能源方面投入了大量資金，2014年成為世界水電領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。在千禧年的前15年，其水力發(fā)電能力達(dá)到408%。

在1000米處進(jìn)行測(cè)試

重慶大學(xué)，西安電子科技大學(xué)和中國(guó)空間技術(shù)研究院西安分院的研究人員正在重慶開發(fā)一個(gè)測(cè)試設(shè)施。該項(xiàng)目獲得了1500萬(wàn)美元的資金，兩年多的時(shí)間內(nèi)將發(fā)現(xiàn)6個(gè)系留氣球，海拔高度為1公里。氣球?qū)⑾嗷ミB接并與地面相連，并配有太陽(yáng)能電池板，用于捕獲太陽(yáng)光線，將它們轉(zhuǎn)換成微波，并將它們發(fā)射到地球。測(cè)試項(xiàng)目與計(jì)劃的最終項(xiàng)目相同，但規(guī)模要小得多。

該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在未來(lái)十年內(nèi)完成其電力傳輸測(cè)試，然后在2030年之前完成一個(gè)更大的測(cè)試設(shè)施，一個(gè)將被發(fā)送到太空并能夠轉(zhuǎn)移能源元件的測(cè)試設(shè)施。這將與政府的計(jì)劃相吻合。中國(guó)20%的能源來(lái)自非化石燃料。中國(guó)隨后計(jì)劃在2050年之前建造一個(gè)商業(yè)空間站。

技術(shù)和后勤方面的挑戰(zhàn)

任何這種規(guī)模的項(xiàng)目都面臨著許多技術(shù)挑戰(zhàn)，而這個(gè)計(jì)劃的主要困難之一就是讓站點(diǎn)開始進(jìn)入軌道。該站預(yù)計(jì)重達(dá)1,000噸，是國(guó)際空間站重量的兩倍多。研究人員正在探索從地球發(fā)射這種技術(shù)的許多替代方案，包括向空間發(fā)送一個(gè)單獨(dú)的設(shè)施，使用3D打印技術(shù)構(gòu)建機(jī)器人，然后在太空中直接建造工作站。

研究人員還必須決定是否使用激光或微波將能量轉(zhuǎn)移回地球。雖然激光可以在距離地球僅250英里的軌道上運(yùn)行，但它們的生產(chǎn)成本約為5億美元，而每顆衛(wèi)星僅能發(fā)射不到10兆瓦的激光，這使得它們成為效率低下的解決方案。微波爐可以傳輸更多的能量，但需要距離地球約22,000英里，引起人們對(duì)該站遠(yuǎn)離地球的方式的擔(dān)憂，并引起人們對(duì)在軌道上進(jìn)行管理幾乎不可能的擔(dān)憂。

由于測(cè)試目前只能傳輸超過(guò)100米的能量，科學(xué)家們還有很多工作要做，以實(shí)現(xiàn)這一崇高的目標(biāo)。