太空阳光发电有望成真

日前，日本先后两次成功进行了微波无线输电实验，该成果有望用于太空太阳能发电领域。

美国海军专家最新设计了一种太空太阳能装置，可聚焦阳光将能量束传输至地面。

无线输电商业化成为可能

日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)3月11日称，研究人员利用微波，将1.8千瓦电力(足够用来启动电水壶)以无线方式，精准地传输到55米距离外的一个接收装置。

12日，日本三菱重工也宣布，科研人员将10千瓦电力转换成微波后输送，其中的部分电能成功点亮了500米外接收装置上的LED灯。这也是迄今为止日本在国内成功实验中距离最长、电力最大的一次。

三菱重工在一份声明中说：“我们确信，这次实验表明无线输电商业化已经成为可能。”

无线输电是指不经过电缆将电能从发电装置传送到接收端的技术。该技术最大的困难在于，如何解决无线电波在传输中的弥散和衰减问题。对于无线通讯来说，电波的弥散可能是好事，但无线输电则恰恰相反。

三菱重工表示，会将这一技术用于太空太阳能发电系统(SSPS)。该公司计划在2030～2040年运用该技术，将太空发电装置获得的电能通过微波向地面传输。据估算，如果使用直径两三千米的巨大太阳能电池板进行太空发电，将达到一台常用的百万千瓦装机容量的核电机组发电水平。

此外，该技术有望在其他领域也得到利用，例如海上风力发电站向陆地输电、向自然条件艰险的地区输电以及电动汽车无线充电等领域。

目标：实现太空阳光发电

科学家表示，这“一小步”可能是人类高效利用清洁能源的“一大步”。想象这样一个情景：一座太阳能发电卫星静止在距离地面3.5万千米的高空，源源不断地为地面上的城市供电。这种输电方式清洁、安全，不受恶劣天气和时间的影响，也不会发生传统核电站的核泄漏事故。

不过，最终实现这一愿景还有很长的路要走。日本宇宙航空研究开发机构科学家说，可能要等到2040年或更晚的时候。有许多困难需要克服，比如将巨大的发电装置送到太空、如何组装和维护等。

太空太阳能发电计划最早是美国在20世纪60年代提出来的。2009年,日本产业经济省才开始资助SSPS项目。

三菱重工2012年与日本产业经济省达成协议，负责“2012年太阳能无线传输发展计划”的研究工作。

美国拟建

直径一公里的太空太阳能发电站

据英国《每日邮报》早前报道，美国海军工程师去年曾公布一项未来派计划——从太空获得能量束，他们认为，大型太空太阳能模块可发送太阳能至地面，这项基本方案可为军事设施甚至城市提供能量。

美国海军研究实验室航天器工程师保罗-杰斐(Paul Jaffe)博士现已建造和测试了两种模块类型，用于捕捉并传输太阳能。这一方案使用“三明治”模块，在两个方形太阳能板之间塞满所有电子组件，顶层太阳能板是一个光伏板，可以吸收太阳光线;中间层电子系统可传输能量至无线频率;底部是一个天线，可朝向地面目标传输能量。

这个太阳能模块将在太空中由机器人进行装配，最终成为1公里直径非常强大的人造卫星;第二种设计采用“梯级”模块，梯级可打开“三明治”模块，在无需加热的情况下接收更多的阳光，因此更加高效。

目前甚至美国海军也承认该计划具有科幻色彩，杰斐说：“发射物体至太空的成本是非常昂贵的，因此发现一种方法使组件变得更轻是该设计的基本条件，‘三明治’模块设计比之前设计高效4倍。”

同时，杰斐还尝试使用“梯级”模块解决热量问题，“梯级”模块设计正在申请专利，打开“三明治”模块颇似“之字形”结构。这将使太阳能电池板在无需加热的前提下更有效地接收阳光照射。