太空太陽能電力會成為地球上的能量來源嗎

太空太陽能似乎近在眼前，又似乎遙不可及。但這一想法激勵了許多技術人員大膽思考。

外太空總是陽光明媚。那會成為地球上的能量來源嗎？

雖然太空太陽能陣列在科幻中是一個理念，但它同時也是一個長期以來一直激發科技專家憧憬的科幻理念。這涉及到大規模的軌道太陽能電池板陣列，可以收集能源并通過無線電波傳輸到需要的地方。

各國科學家正在致力于將太空太陽能（SBSP，space-based solar power）成為現實。IEEE終身高級會員Raul Colcher表示：“美國、中國、日本、俄羅斯、韓國和印度等多個國家都在進行相關技術的積極研究?！?/p>

光明的未來？

加州理工學院太空太陽能發電項目（SSPP，CalTech Space Solar Power Project）于2023年初啟動，其中包括一套可用于軌道太陽能發電場的原型組件。中國計劃最早在2030年代建成一座具有商業發電能力的電站。

在能源價格高企的70年代，美國一直在對軌道太陽能進行研究，但在21世紀初，由于資金和技術方面的挑戰，美國基本上放棄了這方面的工作。兩種趨勢重新引起了人們的興趣。首先是推動到2050年實現凈零碳排放。第二個是月球基地的遙遠可能性。SBSP可以為月球基地的車輛和結構提供動力源，尤其是在關鍵的早期。

雖然實施可能還需要幾十年，但如果成功，太空太陽能電力有望在夜晚或多云天氣時提供太陽能電力，從而彌補地面太陽能的不足。一些支持者認為，這項技術有一些優勢，包括始終有太陽光照、地球傾斜不影響能源收集、沒有大氣層減弱陽光強度等。

IEEE高級會員Inderpreet Kaur說：“在太空中，太陽總是閃閃發光，地球的傾斜不會阻止能量的收集，也沒有大氣層可以降低太陽光線的強度。這使得將太陽能電池板送入太空提供了一種誘人的可能性?！?/p>

他們能夠順利起步嗎？

然而，反對者指出，在這樣一個項目實現可行性之前，必須克服大量技術難題，比如如何在太空中組裝太陽能陣列、如何將能源傳輸回地球以及如何以具有成本效益和節能的方式將材料送入軌道。

IEEE會士Panagiotis Tsiotras表示：“天基太陽能電池陣列的想法已經存在多年，但技術挑戰仍然存在。我認為，目前在電力效率或如此大的太陽能電池陣列的制造和組裝方面，經濟學并不奏效。要實現進步，需要在這些領域以及材料方面取得進展?！?/p>

激發想象力

盡管如此，太空太陽能陣列的原型仍在路上，并吸引了大量關注。加州理工學院的一項實驗，稱為可部署在軌超輕復合材料實驗（DOLCE，Deployable on-Orbit ultraLight Composite Experiment），研究了自組裝太陽能電池陣列的模塊化組件。

為了將能量傳回地球，研究人員專注于將陽光轉化為另外兩種形式之一：激光或微波。大多數微波設計都設想傳輸大量功率，需要在地面上安裝幾公里長的接收器。激光技術允許1到10兆瓦量級的更小、更集中的應用。但這將需要比基于微波的系統多得多的衛星?；诩す獾南到y可能適用于地球上功率需求高的偏遠地區，例如采礦作業。

天基太陽能的想法吸引了全球的技術專家。幾十年后，對這個項目的研究可能會產生意想不到的結果。

IEEE 2023當選主席、IEEE終身會士Thomas Coughlin表示：“太空太陽能是可能的。我相信太空太陽能陣列將用于推動外太空產業和資源開發，這將造福于地球上的人們?！?/p>

審核編輯：彭菁