太空太陽能正迎來其黃金時代
導言
太空太陽能發電是一個長久以來的夢想，這項技術可以將在太空中收集的潔淨能源轉送回地球。儘管太空太陽能發電技術仍有很長的路要走，但人們對太空太陽能電站寄予的期望從未如此高漲。本月，加州理工學院的研究人員宣布，他們的一個在太空中發射的原型已經成功向地球傳送了少量電力。這一重要裏程碑對於這項新興技術來說是一個重要的突破，世界各地的其他研究人員正在爭相努力，希望能夠獲得類似的進展，以便實現各國達成氣候目標的願望。太空太陽能發電技術有著巨大的潛力，在太空中，太陽能電池板可以不受到日出日落約束，不受到未經過濾的陽光的輻射，產量可能達到陸地太陽能電池板的八倍。人們希望有朝一日能夠在地球上或甚至是月球上利用這種充沛的潔淨能源。然而要在短期內將這些夢想變為現實究竟有多可行，當前尚不得而知。
技術突破
加州理工學院的示範原型解決了太空太陽能發電面臨的最棘手的工程問題之一：如何安全地將電力從太空傳輸到地球。一枚 SpaceX 火箭於今年 1 月發射升空，攜帶了加州理工學院的原型。該原型包括太陽能電池和一系列發射器，可將能量傳輸至不同的位置。光伏電池將陽光轉化為電力，然後需要將其轉化為微波，以便無線傳輸。加州理工學院有一個精美的影片解說。原型發射後的幾個月裡，加州理工學院的原型成功地透過太空向地球傳送了一些電力，最終又回到了加州理工學院。起初，它僅透過微波將能量傳輸到離發射器一英尺遠的接收器陣列上。接收器陣列能夠將微波轉換為直流電（DC）電力，並用其點亮幾顆發光二極體（LED）。原型還將可檢測的功率傳送到了加州理工學院位於加州帕薩迪納的一個實驗室屋頂上的接收器。這次實驗結果表明，該技術不僅在地球上經受住了測試，也能在太空中執行。
全球角力
本週早些時候，英國政府宣布將向多個研究專案提供 430 萬英鎊的資金支援，其中包括倫敦瑪麗女王大學的一個團隊正在開發自己的無線系統，以便從一個地方無線傳送微波能量到另一個地方。美國海軍研究實驗室今年早些時候還向國際太空站發射了一個實驗，目標是使用鐳射發射器在太空中傳送能量。儘管現在研究工作正在加速進行中，但早在 1968 年，航天工程師彼得·格拉瑟（Peter Glaser）就已經申請了太空太陽能發電的專利。1970 年代，美國國家航空航天局和能源部對這一概念產生了興趣，當時世界正面臨能源危機。然而這一概念最終被認為成本過高，無法實現。即使在今天成本依然是一個巨大的問題，倫敦瑪麗女王大學的微波工程教授陳曉東表示：“建設如此大型的太空基礎設施成本很高。”然而隨著商業太空產業推動發射成本的降低，這一經濟問題即將獲得改變。當前最有雄心壯志的時間表是到 2050 年，該技術將準備就緒，可以為地球上的家庭和企業提供供電。根據《巴黎協定》設定的氣候目標，到 2050 年，溫室氣體排放量需要達到零。實現這一目標不可能一蹴而就，因此太空太陽能不能被視為地面太陽能農場的競爭對手。世界需要盡快獲得更多的再生能源。
結語
太空太陽能發電技術的發展正在經歷黃金時代，隨著加州理工學院的重要突破以及其他團隊的研究不斷升溫，這項技術有望在未來幾十年內實現應用。然而成本和工程挑戰仍然是太空太陽能發展的主要障礙。政府和科研機構需要加大資金投入，以促進這項技術的進一步發展。同時太空太陽能發電不應被視為取代地面太陽能發電的競爭對手，而應該被視為全球能源轉型的一部分。我們需要採取一切可行的方式來實現碳中和目標，太空太陽能發電技術帶來的巨大潛力可以為我們提供額外的可再生能源來源。
（本報道為基於《太空太陽能正走向黃金時代》一文所撰寫的評論，編撰者埃德華·費爾森塔爾）
