這聽起來像是科幻小說：漂浮在太空中的巨型太陽能發(fā)電站向地球發(fā)射了大量的能量。在很長一段時間里，這個概念：最早是由俄羅斯科學(xué)家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基(Konstantin Tsiolkovsky)在20世紀(jì)20年代提出的，主要是對作家有所啟發(fā)。然而，一個世紀(jì)后，科學(xué)家們在將這一概念變成現(xiàn)實方面取得了巨大的進(jìn)步。歐洲航天局已經(jīng)意識到了這些努力的潛力，現(xiàn)在正尋求為這些項目提供資金，并預(yù)測我們將從太空獲得的第一個工業(yè)資源是“光束能量”。氣候變化是我們這個時代最大的挑戰(zhàn)，因此事關(guān)重大。從全球氣溫上升到天氣模式的轉(zhuǎn)變，氣候變化的影響已經(jīng)在全球范圍內(nèi)感受到了?？朔@一挑戰(zhàn)需要從根本上改變我們生產(chǎn)和消費能源的方式。  

     近年來，可再生能源技術(shù)發(fā)展迅猛，效率提高，成本降低。但是，吸收它們的一個主要障礙是它們不能提供持續(xù)的能源供應(yīng)。風(fēng)電場和太陽能發(fā)電場只有在刮風(fēng)或陽光明媚的時候才能產(chǎn)生能量，但我們每天都需要全天候的電力。歸根結(jié)底，在我們轉(zhuǎn)向可再生能源之前，我們需要一種大規(guī)模儲存能源的方法。繞過這一問題的一種可能方法是在太空中產(chǎn)生太陽能。這樣做有很多好處。天基太陽能發(fā)電站可以一天24小時繞軌道面對太陽。地球的大氣層也會吸收和反射一些太陽光，因此大氣層上方的太陽能電池會接收更多的陽光，產(chǎn)生更多的能量。

     但需要克服的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一是如何組裝、發(fā)射和部署如此大型的建筑。一個太陽能發(fā)電站的面積可能要達(dá)到10平方公里--相當(dāng)于1400個足球場。使用輕質(zhì)材料也將是至關(guān)重要的，因為最大的費用將是用火箭將空間站發(fā)射到太空的成本。 一種建議的解決方案是開發(fā)一批數(shù)千顆較小的衛(wèi)星，這些衛(wèi)星將聚集在一起，并配置成一個單一的大型太陽能發(fā)電機(jī)。2017年，加州理工學(xué)院(California Institute Of Technology)的研究人員概述了一個模塊化發(fā)電站的設(shè)計，該發(fā)電站由數(shù)千塊超輕型太陽能電池瓦組成。他們還展示了一塊每平方米僅重280克的瓷磚原型，與卡片的重量相似。

       最近，3D打印等制造業(yè)的發(fā)展也在考慮這一應(yīng)用。在利物浦大學(xué)，我們正在探索將超輕型太陽能電池打印到太陽帆上的新制造技術(shù)。太陽帆是一種可折疊、重量輕、反射率高的薄膜，能夠利用太陽輻射壓力的效應(yīng)，在沒有燃料的情況下推動航天器前進(jìn)。我們正在探索如何在太陽帆結(jié)構(gòu)上嵌入太陽能電池，以創(chuàng)建大型的、無燃料的太陽能發(fā)電站。