太空中的太阳能电池板将能够收集未经大气过滤的阳光

这听起来好得令人难以置信：一个从太空收集太阳能并使用微波将其传送到地球的计划。

但据空间能源倡议 (SEI) 的联合主席 Martin Soltau 说，这可能最早在 2035 年发生，这是一个工业界和学术界的合作。

SEI 正在开展一个名为 Cassiopeia 的项目，该项目计划将一个非常大的卫星星座放置在地球的高轨道上。

一旦部署，卫星将收集太阳能并将其传送回地球。

他说潜力几乎是无限的。

“理论上它可以在 2050 年供应世界上所有的能源，”他说。

“太阳能卫星在轨道上有足够的空间，而且太阳的能量供应是巨大的。地球静止轨道周围的一条窄带每年接收的能量是预计到 2050 年全人类使用的能量的 100 多倍， ”索尔陶先生说。

今年早些时候，英国政府宣布为太空太阳能 (SBSP) 项目提供 300 万英镑的资金，此前咨询公司弗雷泽-纳什 (Frazer-Nash) 进行的一项工程研究得出结论，该技术是可行的。

SEI 希望能从中分得一大笔钱。

它的卫星将由地球工厂生产的数十万个相同的小型模块组成，并由自主机器人在太空中组装，机器人还将进行维修和维护。

卫星收集的太阳能将被转换为高频无线电波，并传送到地球上的整流天线，将无线电波转换为电能。

每颗卫星可以向电网输送大约 2GW 的电力，使每颗卫星的电力输出与核电站相当。

在地球上，阳光被大气扩散，但在太空中，它直接来自太阳而不受干扰。

因此，与地球上类似大小的太阳能电池板相比，太空太阳能电池板可以收集更多的能量。

其他地方也在开发类似的项目。


太空能源倡议设计了在太空中收集太阳能的卫星

例如，在美国，空军研究实验室 (AFRL) 正在研究这种系统所需的一些关键技术，该项目被称为太空太阳能增量演示和研究 (SSPIDR)。

其中包括提高太阳能电池效率、太阳能到无线电频率转换和波束形成，以及减少航天器组件的大温度波动和创建可展开结构的设计。

去年年底，该团队成功展示了所谓的夹层瓦的新组件，该组件用于将太阳能转换为无线电波。

微波束听起来可能令人震惊，但它已经在地球上得到证明，并且被发现对人类和野生动物都有效且安全。

“光束是微波，所以它就像我们一直拥有的无线网络一样，它的强度很低，大约是正午太阳强度的四分之一，”索尔陶先生说。

“如果你在沙漠的赤道上，你每平方米会得到大约 1,000 瓦，这大约是四分之一：每平方米大约 240 瓦。所以在这方面它本质上是安全的。”

虽然许多最大的障碍已经清除，但仍然存在潜在问题。

朴茨茅斯大学热力学讲师 Jovana Radulovic 博士说：“我个人对此的看法是，我们喜欢认为这项技术已经存在，但我们还没有准备好开展如此复杂的项目。”专注于可再生能源系统。

她指出，将大量太阳能电池板发射到太空会很昂贵，而且鉴于任何项目都可能需要数百次发射，它会产生大量二氧化碳。

但我们有理由感到乐观。斯特拉斯克莱德大学对仙后座项目的环境分析得出结论，总体而言，包括发射在内，碳足迹可能只有陆地太阳能的一半，约为每千瓦时 24 克二氧化碳。

Martin Soltau 说，太空太阳能农场可能会供应世界上所有的能源

与此同时，索尔陶先生说，经济状况一直在改善。

“发射成本已经下降了 90%，而且还在继续下降，这对经济学来说已经改变了游戏规则，”他说。

“其次，太阳能卫星的设计取得了一些真正的进步，因此它们更加模块化，从而提供了弹性并降低了生产成本。第三，我们在机器人技术和自主系统方面取得了真正的进步。”

由于来自英国政府的资金有限，SEI 希望为所涉及的一些技术吸引私人投资。然而，Radulovic 博士警告说，拟议的时间表可能过于乐观。

“我认为，在这一领域进行大量投资和集中精力，我们没有理由不能在可预见的未来将系统作为较小的试点项目启动并运行，”她说。

“但是大规模的东西——我们正在谈论数公里的太阳能电池阵列——将需要更长的时间。”