發電技術
太空中的陽光強度要比地面大5-10倍。太陽能發電技術可提供恆定而沒有污染的能量,這與地面上斷斷續續、受雲層遮蓋影響較大的太陽能利用方式有很大區別,而且不會象燃料電廠那樣排放污染物,也不會象核電站那樣產生放射性廢料。太陽能發電技術之所以能成為一項革命性技術,就在於這種技術所改變的將是能源的整體格局。
自從二十世紀六十年代以來,人類就從科學角度論證了太陽能發電技術的可行性,而從太空軌道往地面發射微波的概念也證實是可行的。例如,用一系列太陽能通訊衛星就能夠夜以繼日地向地面接收站發射各種頻率的電磁波,以接通行動電話或把電視信號中轉給天台上的碟形天線。可是,能否把從太空上發射來的太陽能轉變成可以進入輸電網中的電能,則還沒有實例。
去年,美國和日本兩國的科研人員已跨越了太陽能發電技術的一個重要門檻,他們在夏威夷兩座相距90英里的海島上,成功實現了微波級能量的無線遠距傳輸,這個距離相當於從太空軌道傳送能量到地面所要穿透的大氣層厚度。
近些年來,與太陽能發電技術有關的其他多種技術也取得了重大進展。大約十年前,光電效率(即光能轉換成電能的轉換率)只有10%,而現在已經能達到40%。衛星技術也得到了改進,其中的全自動計算機系統以及先進的輕質建材也取得了飛躍性的進步。
被俘獲的太陽能就在衛星上被轉換成含有能量的電磁波,即特定波段的微波。為傳送到地面,微波的理想頻率應為2.45GH(千兆赫)或5.8GH,這兩個波段都處於紅外線與FM/AM無線電信號之間,最容易穿透大氣層,但在穿越大氣層過程中仍有部分能量損失,不過物理學家還不知道確切的損耗率是多少。
微波能將在空中形成一道無形的微波柱,直徑大約為一英里或兩三公里。地面上有依格線化排列的橢圓形天線,叫做格線天線,占地面積與微波柱相當,專門接受微波能,轉換後即可送往傳統的輸電網。
套用
09年6月,日本公布了其最新太空太陽能發電站計畫。該項目預計耗資210億美金,發電量能達到十億瓦特,能供29.4萬個家庭使用。最近該項目又有了新進展——三菱電機公司和石川島播磨重工業集團已宣布加入,他們將在四年內研製出將太空中的電能不通過電纜,而是通過電束直接射回地面的新技術。
三菱電機公司和石川島播磨重工業集團加入了一個共有15個國家的研究人員組成的研究小組,這個研究小組的目標是在未來30年中將日本的面積達4平方公里的太空太陽能發電站送入太空並使之正常工作。日本政府希望到2015年可以發射一枚安裝了太陽能板的小型衛星,以測試將電能通過電束傳回地球的有效性。
若想真正建成太空太陽能發電站還有許多工作要做。現在把太陽能板送入太空的成本過於高昂,商業化運作並不可行,所以日本需要想辦法降低運輸成本。即使成本降低到可以接受的範圍內,人們還需考慮怎樣使太空發電站免遭小型流星以及其他空間漂浮物的撞擊造成的損壞。
日本並不是唯一致力於發展空間太陽能的國家。美國太平洋天然氣和電力公司和加州太陽能公司也在共同致力於一項發電量達200兆瓦特的太空發電站項目,該項目預計從2015年開始,將持續15年。
優點
在太空建太陽能發電站,無論氣候如何,均可利用太陽能發電,這與在地球上建立太陽能發電站的情況不同。