身远心近，漫谈空间太阳能电站

程醉

人类利用太阳能历史悠久，比如我国东汉高诱注《淮南子注》这样记载：“故阳燧见日，则燃而为火……（阳燧，金也。取金杯无缘者，熟摩令热，日中时以当日下，以艾承之，则燃得火也。）”到了现代，相关技术飞速发展，人们先后在地面上建了多个太阳能电站。然而，它们发电一般会受天气、季节等因素影响。

那么，有没有办法消除影响这些太阳能电站发电的因素？有！20世纪60年代末，美国科学家彼得·格拉赛提出去太空建设空间太阳能电站。

建设空间太阳能电站，并不是把地面上的太阳能发电设备发射到太空中那么简单，科学家要从技术、成本等方面考虑它具体建在哪里比较合适。目前，学术界大致有两种意见。

一种意见是将空间太阳能电站建设在距离地面大约3.6万千米的地球同步轨道上。这里离地球比较近，传输电能、做管理和维护工作都很方便。但是，3.6万千米的地球同步轨道的空间紧张，很多航天器会占用这个轨道。

另一种意见是将空间太阳能电站建设在距离地球超过30万千米的月球轨道上。它建在这里的优点是受地球阴影的影响小，可以增大发电效率，还有利于建立月球前沿基地。但缺点同样存在，月球轨道离地球很远，空间太阳能电站建设的难度和成本都很大。

空间太阳能电站如何发电？答案是待定。

众所周知，太阳能发电主要有太阳能热力发电和太阳能光伏发电两类。其中，太阳能热力发电是先利用太阳能聚光器将太阳辐射能转化为热能，然后将热能转化为电能。现在，世界上已经有几十个太阳能热力发电系统。太阳能光伏发电是利用太阳能电池将太阳光能直接转化成电能，关键部件是太阳能电池，已经研发的有硅太阳能电池、多元化合物太阳能电池、有机半导体太阳能电池、纳米晶体太阳能电池、薄膜太阳能电池等。

科学家设想，我国的空间太阳能电站可以由许多小型发电基站集群而成，每个小型发电基站都具有独立发电、储电和传输电能的能力。这样不但能够大大减小建设、维护的难度，而且有利于人们根据实际情况改变空间太阳能电站的规模。

空间太阳能电站生产的电能如何传输到地球呢？目前，人类进行远距离无线电能传输有微波输电、激光输电等方法。

微波输电的过程：微波转换器将电能转换成微波，发射站将其传输至太空，地面接收站接收从太空传来的微波并通过转换器将它转换为工频交流电。值得注意的是，太空微波输电几乎没有能量损耗。

激光输电的过程：激光转换器将常规电能转换成激光束，这种光束飞速传播，在接收端被光电电池变成电能。激光输电会受到天气条件影响。

目前，这两种方法还需要进一步研究和发展。同時，空间太阳能电站的储能问题也尚待解决。

我国科学家计划在2030年左右开始建设兆瓦级小型空间太阳能试验电站，到2050年基本具备建设吉瓦级商业空间太阳能电站的能力。

目前，重庆大学和西安电子科技大学分别对建设空间太阳能电站展开了研究。

重庆大学的科研队伍已经在重庆市璧山区建设空间太阳能电站实验基地，计划用高空气球到平流层建一个简易的太阳能电站，逐步实现平流层太阳能的收集、储存，并以微波和激光传输电能。

西安电子科技大学的空间太阳能电站系统项目被命名为“逐日工程”。科研队伍在学校里建起一个巨大的三角形铁塔，在离地约55米的塔中心安装4个直径6.7米的半球面聚光装置。这些装置会将太阳光汇聚起来发电，再将电能转换成微波发射到地面。

虽然建设空间太阳能电站还面临诸多困难，但科学家深信：通过努力，我国有可能在2030—2050年研发出第一个商业空间太阳能电站系统，实现空间太阳能电站商业运行。