北京時間11月27日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，巨大的太陽能發(fā)電站漂浮在太空，將無數(shù)能量輻射到地球。這個概念，聽起來像是科幻小說中的場景，其實(shí)是由俄羅斯科學(xué)家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基在上世紀(jì)二十年代首次提出。一直以來，它也確實(shí)是許多科幻作者的靈感來源。但是，一個世紀(jì)后，科學(xué)家為實(shí)現(xiàn)這個概念已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。歐洲航天局已經(jīng)意識到這些工作的潛力，同時也在為這些項(xiàng)目尋求資金，并預(yù)測我們從太空獲得的第一種工業(yè)資源將是“光束能量”。

氣候變化是我們這個時代面臨的最大挑戰(zhàn)，因此風(fēng)險也非常之大。從全球溫度上升到氣候模式改變，氣候變化已經(jīng)影響到全世界的每一個人?？朔@一挑戰(zhàn)需要我們徹底改變生產(chǎn)和消耗能源的方式。

最近幾年，可再生能源技術(shù)發(fā)展迅速，效率更高、成本也更低。但是采用可再生能源的一個主要障礙在于，它們無法持續(xù)提供能量。風(fēng)力發(fā)電場和太陽能發(fā)電場只有在風(fēng)使勁吹或太陽當(dāng)空照的時候才能產(chǎn)生能量，但我們每一天每一小時都需用電。因此，我們在普及可再生能源之前，首先得找到一種大規(guī)模存儲能量的辦法。

解決這個難題的一個可行辦法或許是在太空中產(chǎn)生太陽能。這種方式有很多優(yōu)點(diǎn)。一個太空光伏電站可以一天24小時面朝太陽運(yùn)行。地球的大氣層也會吸收并反射部分太陽光。所以，大氣層上方的 太陽能電池 可以接收更多太陽光并產(chǎn)生更多能量。

但是問題又來了：我們該如何組裝、發(fā)射和部署如此龐大的結(jié)構(gòu)呢？單個太陽能發(fā)電站的面積可能至少要達(dá)到10平方公里，相當(dāng)于1400個足球場那么大。其次，使用輕型材料也至關(guān)重要，因?yàn)閷脮r最大的成本將是用火箭將發(fā)電站送入太空。

一個建議的解決方案是開發(fā)成千上萬個小的衛(wèi)星。這些衛(wèi)星聚集在一起，通過配置可以組裝成一個大型的太陽能發(fā)電機(jī)。2017年，加州理工學(xué)院的研究人員曾提出過模塊化發(fā)電站的設(shè)計(jì)。該發(fā)電站由數(shù)千個超輕太陽能 電池塊組成。研究人員還展示了一塊每平方米僅280克的原型電池塊。

最近，制造業(yè)的發(fā)展成果——如3D打印等，也有望用于太空太陽能發(fā)電站的開發(fā)。在利物浦大學(xué)，研究人員正在探索新的制造工藝，以將超輕太陽能電池打印到太陽能帆上。這個太陽能帆是一種可折疊、輕便又具有高反射率的薄膜，可以利用太陽的輻射壓力作用，推動航天器前進(jìn)，而不再需要燃料。研究人員也在探索如何將太陽能電池嵌入太陽能帆結(jié)構(gòu)上，以制造大型、無需燃料的太陽能發(fā)電站。

這些方法可以幫助我們在太空中建造發(fā)電站。事實(shí)上，未來有一天，我們或許可以在國際空間站或未來的繞月球軌道運(yùn)行的門戶站制造和部署發(fā)電站裝置。

可能還不至于此。盡管我們目前依賴地球上的材料來制造發(fā)電站，但科學(xué)家也在考慮利用太空中的資源（如月球上發(fā)現(xiàn)的材料）直接開展加工制造工作。

上述問題解決后，剩下一個主要挑戰(zhàn)是如何將能源傳輸回地球。當(dāng)前的計(jì)劃是將太陽能電池中的電能轉(zhuǎn)換為能量波，然后用電磁場將能量波傳輸給地球表面的天線。天線進(jìn)而將能量波變回電能。日本航空航天局的研究人員已經(jīng)開發(fā)了幾種設(shè)計(jì)，并演示了一個可以實(shí)現(xiàn)這些功能的軌道系統(tǒng)。

即便如此，在這個領(lǐng)域我們還有許多工作要做。但我們的目標(biāo)是，太空中的太陽能發(fā)電站將在未來數(shù)十年成為可能。中國的研究人員已經(jīng)設(shè)計(jì)了一個名為歐米伽（Omega）的系統(tǒng)，預(yù)期可以到2050年投入使用。該系統(tǒng)在最佳性能狀態(tài)下，可以向地球電網(wǎng)提供2GW的電力。如果是在地球上用 太陽能電池板 產(chǎn)生這么多電能的話，那將需要600多萬塊太陽能電池板。

但是，諸如為月球登陸器供電而設(shè)計(jì)的更小的太陽能衛(wèi)星，可以更早地投入使用。如今，全球科學(xué)界都在投入大量時間和精力，來開發(fā)太空太陽能發(fā)電站。我們希望，終有一天，它們可以成為我們應(yīng)對氣候變化的重要工具。