美國國家航空航天局的一位藝術家在1999年繪制的軌道太陽能發電場。像許多其他太空太陽能設計一樣，該設施需要許多連接部件，這意味著發射成本將非常高昂
北京時間8月23日消息，據國外媒體報道，1941年，著名科幻作家艾薩克·阿西莫夫發表了短篇小說《推理》(Reason)。這是一個關于機器人和人工智能的警示故事，其奇特的背景設定至今仍被人津津樂道，那就是一個能收集太陽能，并通過微波向行星傳遞能量的空間站。在這篇作品之后，基于太空的太陽能利用就成為一個長盛不衰的新奇想法。如果人類能夠掌握這項技術并籌集資金將之實現，人類世界就有可能因此改變。
唐納德·布倫是美國最富有的房地產開發商之一，也閱讀了一些關于太陽能的書，他有能力為這一項目提供資金上的幫助。加州理工學院已經于近日宣布，自2013年以來，唐納德·布倫和他的妻子布麗吉特已經向該校捐贈了1億多美元，助力軌道光伏發電的實現。
這項宏偉的工程將需要一大筆錢，而且更重要的是，相關的工作已經進行了十多年。加州理工學院的一個團隊計劃在2022年底或2023年首次發射一個測試陣列。
高地球軌道是建造太陽能發電場的好地方，因為這里太陽永遠不會落下，永遠不會有遮蔽的云層。然而，為了產生大量的電力，以往的大多數設計都是不切實際的，不僅規模龐大，而且成本高昂，是當前人類社會負擔不起的。在工程師們的描繪中，有巨大的桁架結構，通常長達數公里;光伏板或鏡子安裝在桁架上，吸收或集中陽光，將光能轉化成直流電，然后通過激光或微波光束傳輸到地面。建造這樣一個裝置可能需要數百次火箭發射。在很多人看來，這注定是一項因為規模太大而無法成功的技術。
真正需要做的是技術上的范式轉換，我們談論的不是每平方米1公斤的重量，而是今天就可以制造的、每平方米只有100到200克的系統。這個項目的技術路線圖希望能將這個范圍降至每平方米10到20克。
那么，這個路線圖如何實現?當然不可能一蹴而就，但我們可以改變思路，或許最大的改變就是制造模塊化的太陽能電池板。輕質的砷化鎵光電池將被連接到“瓦片”——由加州理工學院設計的太陽能板基本單元——每塊“瓦片”可能只有100平方厘米大小，相當于一個甜點盤。
關鍵在于，每塊“瓦片”本身就是一個微型太陽能發電站，配有光伏裝置、微型電子元件和微波發射器。所有“瓦片”將連接在一起，形成更大的“模塊”，面積或許能達到60平方米。數千個模塊將形成一個六邊形發電站，每條邊3公里長。這些模塊之間甚至沒有物理連接，沒有沉重的支撐梁和捆綁的電纜，質量也更少。
你可以把它想象成一群魚，就像一大群相同的獨立元素在編隊飛行。接下來，向地面接收器的能量傳輸將通過同步的相控陣微波信號來實現，這樣它們就可以在沒有移動部件的情況下進行瞄準。這種傳輸本質上是安全的，因為微波能量不是電離輻射，其能量密度將“等于陽光中的功率密度”。
實現太空太陽能發電可能還需要幾年的時間。美國航空航天公司空間政策和戰略中心的分析師警告稱，這“不會是一個快速、簡單或全面的解決方案”。從互聯網衛星到重返月球和登陸火星的計劃，太空發射的成本正逐步下降，而新的航天器也不斷升空，地面電網可能不是太陽能衛星的第一批用戶，對此更有需求的將是其他太空飛行器，畢竟從環繞軌道的太陽能發電場接收微波束將比擁有自己的太陽能電池板更加實用。
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