最近，在太空制造太陽能發電站的研究取得進展，這將“拯救地球”

老胡說科學

百家榜創作者,優質創作者

天基電站正從一個空想變成一個重要的工程前景，因為科學家們希望它們能將可再生能源送入軌道。

這聽起來像科幻小說：漂浮在太空中的巨型太陽能發電站向地球發射大量的能量。20世紀20年代，俄羅斯科學家康斯坦丁齊奧爾科夫斯基首次提出了這個概念。在很長一段時間裏，這個概念主要是作家們的靈感來源。

然而，一個世紀之後，科學家們在將這一概念變為現實方面取得了巨大進展。歐洲航天局已經意識到“太空發電站”的潛力，現在正尋求資助這些項目，預測我們將從太空獲得的第一個工業資源是“發射能量”。

氣候變化是我們這個時代最大的挑戰，因此有很多利害關系。從全球氣溫上升到天氣模式的變化，氣候變化的影響已經在全球範圍內感受到。要克服這一挑戰，就必須徹底改變我們生產和消費能源的方式。

其目標是在未來幾十年使太空太陽能電站成為現實！

可再生能源技術近年來發展迅速，效率提高，成本降低。但它們的一個主要障礙是它們不能提供持續的能量供應。風能和太陽能發電廠只在有風或有太陽的時候才能發電，但我們每天24小時都需要電力。最終，在我們轉向可再生能源之前，我們需要一種大規模儲存能源的方法。

空間的好處

一種可能的解決方法是在太空中產生太陽能。這樣做有很多好處。一個基於太空的太陽能發電站可以24小時圍繞太陽運行。地球的大氣層也會吸收和反射一部分太陽光線，所以大氣層上方的太陽能電池將會接收到更多的陽光並產生更多的能量。

一個太空太陽能電池陣列可以由一個大的結構組成，也可以由許多小的結構聚集在一起組成

但要克服的關鍵挑戰之一是如何組裝、發射和部署如此大的結構。一個太陽能發電站可能需要覆蓋10平方公里——相當於1400個足球場地面積。使用輕質材料也將是關鍵，因為最大的成本是運輸。

我們目前依賴於來自地球的材料，但科學家們也在考慮利用來自太空的資源進行制造，比如在月球上發現的材料。

一個被提出的解決方案是開發成千上萬的小型衛星群，它們將聚集在一起，並配置成一個單一的大型太陽能發電機。2017年，加州理工學院的研究人員概述了一個模塊化發電站的設計，它由數千塊超輕太陽能電池片組成。他們還展示了一種每平方米僅重280克的原型瓷磚，與卡片的重量差不多。

最近，制造業的發展，如3D打印，也正在研究它們在空間能源方面的潛力。在利物浦大學，我們正在探索在太陽帆上印刷超輕太陽能電池的新技術。太陽帆是一種可折疊、重量輕、高度反射的薄膜，能夠利用太陽輻射壓力的影響，在不需要燃料的情況下推動航天器前進。我們正在探索如何在帆的結構上嵌入太陽能電池來建造大型的，無燃料的發電站。

這些方法將使我們能夠在太空中建造發電站。的確，有一天，在太空部署這些設備是可能的。這樣的裝置實際上可以幫助在月球上提供電力。

太陽能已經被用來為航天器提供動力，但是將這些能量傳送回地球上使用將是下一個階段

可能性還不止於此。雖然我們目前依賴來自地球的材料來建造發電站，但科學家們也在考慮使用來自太空的資源來制造，比如在月球上發現的材料。

但未來的主要挑戰之一將是如何將電力傳輸回地球。該計劃是將太陽能電池的電能轉換成能量波，然後利用電磁場將其傳輸到地球表面的天線上。然後天線就會把電波轉換回電能。由日本航空航天探索機構領導的研究人員已經設計並演示了能夠做到這一點的軌道飛行器系統。

在這個領域還有很多工作要做，但是目標是在未來幾十年使太空中的太陽能發電站成為現實。中國的研究人員設計了一個名為“Omega”的系統，他們計劃在2050年投入使用。這個系統在峰值時能夠向地球電網提供2GW的電力，這是一個巨大的數字。要用地球上的太陽能板產生這麼多的能量，你需要超過六百萬個太陽能板。

更小的太陽能衛星，比如那些為月球探測車設計的，可能會更快地投入使用。在全球範圍內，科學界正在投入時間和精力開發太空太陽能電站。我們希望它們有一天能成為我們對抗氣候變化的重要工具。