美國衛星首次成功向地球傳送太陽能 證明「天基能源」步向現實 中國「逐日工程」空間太陽能電站實驗 早已開始
美國衛星首次成功向地球傳送太陽能 證明「天基能源」步向現實 中國「逐日工程」空間太陽能電站實驗 早已開始 2023年06月08日11:34 最後更新: 11:37 深喉
在太空中收集太陽能並傳回地球，已出現研究突破。
6月1日，實驗搭建者、美國加州理工學院宣佈，1月發射的一顆衛星已將微波束的能量導向太空中的目標，甚至還將一部分能量發送到地球的探測器上。歐洲空間局（ESA）太空科學家維珍頓(Sanjay Vijendran)說，「以前沒有人這樣做過，他們通過展示這種能力，為這個夢想的實現增加了信心。」
長期以來，可靠性一直是太空太陽能發電面臨的挑戰。為了產生與典型的燃煤或核電站一樣多的電力，衛星需要覆蓋方圓數公里的收集區域，需要數百次發射和在軌組裝。美國太空總署在20世紀70年代能源危機期間策劃了一次任務，但以當時的技術，這項由太空梭搭載衛星升空並由太空人組裝的任務將耗資1萬億美元。費用太高，無甚可為，從那以後，就很少有人提及了。
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如今，太空發生了變化。太陽能電池和微波光束更便宜、更高效。組裝機器人將很快進入軌道，SpaceX等公司已經大幅削減了發射成本。歐洲空間局和英國政府最近委託有關機構進行的研究表明，大型太空軌道發電機很快就能以與地面核電站相若的成本發電。 加州理工學院的這項任務旨在更進一步開發輕便、廉價和靈活的部件。微波發射器是一個由32個平面天線組成的陣列，排列在比餐盤稍大的表面上。通過改變發送到不同天線的信號的時間，研究人員可以控制陣列的波束。他們把它對準一對微波接收器，然後隨意將光束從一個接收器切換到另一個接收器，並點亮每個接收器上的LED。 微波發射器的發射功率很小，只有200毫瓦，比手機攝像頭的光還暗。但該團隊仍然能夠將微波束引向地球，並用接收器探測到它。加州理工學院電氣工程師夏占偉(Ali Hajimiri)說，「這是一個概念驗證，它表明了整個系統可以做什麼。」 加州理工學院的航天器還有兩個計畫中的實驗。其中一個正在測試32種不同的太陽能電池，看哪一種能耐得住嚴酷的太空環境。第二個是一塊折疊的超輕複合材料，它將展開成為一個兩米寬的帆狀結構。雖然帆上不會安裝任何太陽能電池，但它旨在測試未來發電站所需的輕薄、靈活的大型裝備。 - 閱讀更多 -
人們對太空太陽能的興趣似乎越來越大。歐洲空間局今年委託有關機構進行了兩項關於軌道發電站潛在結構的研究。維珍頓說，能源供應公司已經加入了這項工作。日本京都大學團隊上個月宣佈，他們將與日本宇宙航空研究開發機構合作，在軌道上測試電力傳輸。 日本電氣工程師Naoki Shinohara說，他很高興聽到加州理工學院取得成功的消息，「但同時我也很失望，因為日本人的目標是在2025年進行世界上第一個（無線電力傳輸）衛星實驗。」 初創公司Virtus Solis Technologies也一直在測試電力傳輸，並計畫在2026年將一個試點工廠送入軌道。該公司首席執行官包寧(John Bucknell)表示，打算在10年內向客戶提供商業電力。「太空太陽能利用技術是唯一一種清潔、可靠、可擴展的能源技術，是實現零碳排放的可靠途徑。」 在太空用太陽能發電效能有多高？專家指出，1平方米的太陽能發電板，在多霧地區每小時最多只能生產0.1千瓦電力；如果在中國西北地區，中午太陽直射時能產生0.4千瓦，如果到了太空，產生的電力會達到10至14千瓦，幾乎是地球的百倍以上。 - 閱讀更多 -
專家表示，理論上如果在地球同步軌道上，部署一條寬度1,000米的太陽能發電板陣環帶，假定其轉換效率為100%，那麼她在一年接收到的太陽輻射通量，已大約等於目前地球石油儲量的能量總和。 當然，現階段太空太陽能電站還有一些困難需要克服，例如何把上萬噸的發電設備運送至地球同步軌道和組裝、遠距離傳輸中微波傳輸的衰減和效率問題，以及大功率微波輻射對人體損害等，但這些問題相信佷快會迎刃而解，例如科學家正研究利用3D打印技術在太空製作大型部件，以解決運送設備的難題。 中國對太空太陽能電站的研究始於「十一五」（第十一個五年規劃，2006至2010年），雖然起步較晚，但在系統設計和關鍵技術方面已取得成果，相關的「逐日工程」（取「夸父逐日」之意）在2018年啟動，位於重慶的首個太空太陽能電站實驗基地隨後亦已動工，整體進展有後來居上之勢。 - 閱讀更多 -
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Source: 巴士的報
