刊登日期 : 16/08/2021
在地球轨道上，一座太空电站用太阳能发电，并把电力源源不绝“隔空传送”到地球，供应各大城市.....。这似乎只是科幻电影的场景，但其实很多科学家已在做这样的研究，而中国第一个太空太阳能试验电站或在2030年建设，其进展已经“跑赢”世界。
太空太阳能电站 不受大气层干扰
现在应用最广泛的能源，包括石油、天然气等化石能源终有枯竭的一天，无污染而又无穷无尽的太阳能，将是人类未来希望。人类利用太阳能发电已有相当长时间，大家对此都不陌生。
但在地球上，太阳能会因大气层吸收和散射而削弱，还会受地球的天气、季节、昼夜更替等因素影响，实际利用率不高，而且不稳定。为此，美国科学家格拉泽于1968年率先提出要把太阳能电站搬上太空，借此提高太阳能利用率，其他国家的科学家随后也加入相关研究，希望把太空太阳能实用化。
在太空用太阳能发电效能有多高？专家指出，1平方米的太阳能发电板，在多雾地区每小时最多只能生产0.1千瓦电力；如果在中国西北地区，中午太阳直射时能产生0.4千瓦，如果到了太空，产生的电力会达到10至14千瓦，几乎是地球的百倍以上。
专家表示，理论上如果在地球同步轨道上，部署一条宽度1,000米的太阳能发电板阵环带，假定其转换效率为100%，那么她在一年接收到的太阳辐射通量，已大约等于目前地球石油储量的能量总和。
太空太阳能电站 利用微波传电回地面
那太空太阳能产生的电力如何传回地面？总不能在天地间架设电缆吧？科学家设方案是利用微波“隔空传电”。
这听起来很科幻，实际操作也涉及众多黑科技，但其原理并不复杂。太空太阳能电站会由太阳能收集器、微波传输、地面接收与转换等3部份组成。她在太空把太阳能转化电能，再把电能转化为微波，然后聚焦传回地球。地球接收站把微波转化为电能，就可以供应千家万户。
由于电力转化成微波方式传送，因此，来自太空的太阳能电力可以更灵活供应地球不同地方，不单人口密集的城市能受惠，难以铺设电网的岛礁和边远地区、受地震等天灾影响的地区，都能在安装接受和转换装置后用上太空电力。日后当“隔空传电”技术完全成熟，它甚至可以让汽车边跑边充电，无人机可以一直在天上飞.....。
中国科学家还提到，太空太阳能电站的电力，还可以传给在可视范围内的太空站、卫星等航天器，让它们摆脱巨大的太阳能帆板，提高控制精度。
说了太空太阳电站能好处，那它何时能实际应用？专家指出，经过多年研究，它的技术原理已没有太大问题，而目前中国、美国、日本等都提出了太空太阳能电站发展计划。
中国太空太阳能电站 设计制造或领先全球
当然，现阶段太空太阳能电站还有一些困难需要克服，例如何把上万吨的发电设备运送至地球同步轨道和组装、远距离传输中微波传输的衰减和效率问题，以及大功率微波辐射对人体损害等，但这些问题相信佷快会迎刃而解，例如科学家正研究利用3D打印技术在太空制作大型部件，以解决运送设备的难题。
中国对太空太阳能电站的研究始于“十一五”（第十一个五年规划，2006至2010年），虽然起步较晚，但在系统设计和关键技术方面已取得成果，相关的“逐日工程”（取“夸父逐日”之意）在2018年启动，位于重庆的首个太空太阳能电站实验基地随后亦已动工，整体进展有后来居上之势。
专家经过论证，已提出了相关路线图，中期目标是力争2030年建设一座兆瓦级（兆瓦是功率单位，等于1,000千瓦）太空太阳能试验电站，实现应急供电并开展科学研究。而远期目标是在2050年前，具备建设吉瓦级（1吉瓦等于1,000兆瓦，本港南丫岛发电厂总发电量为3,700多兆瓦）商业化太空太阳能电站的能力，满足国家可持续发展对能源安全的战略需求。
如果这路线图能成功实施，中国的太空太阳能电站发展将领先全球。
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