【科技生活】太空太阳能24/7储电  传回地球供应无极限

［星岛综合报道］太阳能一直是人类清洁能源的重要组成部分，许多人通过在屋顶铺设了大量的太阳能收集板来为家里供电。

但太阳能电池板在晚上不能收集能量。为了达到最高效率，研究人员正在考虑将它们送到一个太阳永远不会落山的地方——外太空。

理论上，如果太阳能电池板被发射到轨道上，即使在最雾大的白天和最黑暗的夜晚，它们也会储存大量的能量，如果能量能被无线传输到地球上，这将大大减少我们的碳足迹。

在气候危机不断恶化的背景下，太空太阳能的成功可能比以往任何时候都更为重要。当世界各国领导人聚集在苏格兰的格拉斯哥参加联合国气候变化纲要公约第26次缔约方会议（COP26）时，气候状况成为人们关注的焦点，峰会被称为控制危机的“世界上最好的最后机会”。

科技资讯网CNET Science强调了一些旨在帮助各国减少碳排放的未来战略。光靠太空太阳能这样的新一代技术可能无法解决我们的气候问题，但绿色创新对于实现2015年《巴黎协定》中到本世纪末，将全球变暖控制在摄氏2度(3.6华氏度)以下的目标可能是至关重要的。无限供应来自太阳的可再生能源可能会帮助我们做到这一点。

几十年来，太空太阳能一直存在于科幻小说爱好者和科学家的脑海中。

20世纪初，俄罗斯科学家、数学家Konstantin Tsiolkovsky不断推出一系列未来主义设计，构想出地球以外的人类技术。他发明了太空电梯，可操控火箭，还有⋯⋯太空太阳能（space solar power）。

自从贝尔实验室在50年代首次发明了第一块混凝土——太阳能电池板以来，国际科学家一直在努力使科幻幻想成为现实，他们包括日本研究人员、美国军方和一个来自加州理工学院(California Institute of Technology)的团队，该团队领导着太空太阳能项目(Space Solar Power Project)。

太空太阳能“在20世纪60年代末和70年代进行了广泛的研究，差不多是在阿波罗计划的全盛时期，”该项目的高级研究科学家凯尔森伯格(Michael Kelzenberg)说。

不幸的是，由于材料的重量和体积，那个时代的技术还不够先进，无法实现成本效益的创举。要想将传统的太阳能电池板送入太空而又不花上巨额费用的难度极高。

该项目的首席研究员阿特沃特(Harry Atwater)说：“加州理工学院方法的独特和决定性的特点是专注于将部件质量减至十分之一甚至百分之一，这对降低制造和发射成本，使太空太阳能更有经济效益至关重要。”

加州理工学院的团队提倡一种更轻、更紧凑、更可折叠的新型电池板，而不是使用火箭将传统的太阳能电池板运送到太空。他们建议向轨道发射大量这种通风的、类似瓦片的微型太阳能电池板。

每一块瓷砖都有它需要的一切，比如光伏，用来收集太阳能。当这些小方块在太空中连接起来时，就相当于一个漂浮在地球上的巨大的可再生能源矿。

尽管该团队一直在研究一系列复合材料，以创造理想的超轻结构，但与地球上的太阳能电池板相比，其中一些实际上效率较低。但凯尔森伯格指出，在太空中，“有效性”有了新的含义。

他说：“效率的提高实际上是由于把它们放在太空中，它们获得了充足的强烈阳光，因为阳光不需要穿过大气层。基本上，它们一天24小时都能晒太阳。”

当阳光照射到这些太阳能板上时，它们会吸收成束的直流电或直流能量。在该团队的机制中，能量会转化为无线电频率。下一步就是将这种能量带回地球。

根据研究小组的说法，这是通过微波辐射实现的。无线电频率能量将被发射到我们的星球上，让人想起沙漠中的太阳能场。但这些区域将包含带有天线的接收器，以收集到的能量，而不是典型的太阳能电池板。

凯尔森伯格说，使用这种辐射，系统可以在雨中、雾中、夜间和温和的风暴中运行，只有在最恶劣的天气下才有中断的风险。然而，无线辐射模式经常引起的一个问题是，它们是否会对植被或土地产生负面影响。

阿特沃特说这不是问题，“在地球上接收到的功率密度相当于晴天在阳光下的功率密度。在这方面，太空太阳能系统可以设计得本质上是安全的。”

凯尔森伯格说，作为额外的安全预防措施，可以采取熟悉的措施，比如封锁接收区域。使用类似形式的波段通信的手机信号塔也有同样的功能。

阿特沃特说，在地球上安置的接收器以无线电频率的形式接收到能量后，它们将与地面站合作，将其转换成直流电，然后将直流电转换成交流电，输入公用事业电网。

这是一个复杂的过程，但最后一点，交流电，是一种常规的电力，通过你的房子插座为你的iPhone充电，给你的笔记本电脑充电。

阿特沃特说：“我们的首次太空飞行演示了太空太阳能组件技术，现在计划在2022年底乘坐商业航天器进行。”

图片：Getty Images 、NASA

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