在1968年,美國國家航空和宇宙航行局(NASA) 的. Peter Glaser博士,介紹了了太空太陽能發(fā)電這個(gè)概念。在地球同步軌道上的太陽能發(fā)電衛(wèi)星系統(tǒng)上,安有面積很大的太陽能收集板,收集太陽能,通過微波無線電力傳播技術(shù)把能量送到地球上的接收天線上(如圖)。在1999年,NASA成立了空間電子火箭試驗(yàn)(SERT)小組,展開對(duì)空間太陽能發(fā)電的探索性研究,對(duì)其技術(shù)項(xiàng)目進(jìn)行可行性評(píng)估。
實(shí)現(xiàn)太空太陽能發(fā)電,還存在眾多技術(shù)性的障礙。 NASA估計(jì)太空太陽能發(fā)電需要工作在1000V電壓,甚至更高,這么高的工作電壓將會(huì)導(dǎo)致自毀性的電弧效應(yīng),而且現(xiàn)在的的試驗(yàn)電壓只有300V。無線電傳輸最近才變成現(xiàn)實(shí),單位尺寸只能承載少量的電能,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。另外,還存在許多關(guān)于發(fā)射電線和太陽陣列的設(shè)計(jì)問題。例如:太陽陣列的壽命大約是20年,暴露在帶電粒子中能夠很明顯的減少壽命,每年以1%-2%速率退化;電力傳輸效率大概是50%,由于微波傳輸存在很大的衍射,總效率大概只有7%。
大力發(fā)展太陽能發(fā)電具有很大的益處,比如:發(fā)電站建成之后,不存在任何污染;發(fā)電過程中,不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體;發(fā)電的能量來源是太陽,完全免費(fèi)的;能夠發(fā)電的數(shù)量,是非??捎^的。而太空太陽能發(fā)電,又具有特別的優(yōu)勢。由于在太空中發(fā)電,日光沒有穿透大氣層,單位面積中能夠產(chǎn)生更大的電能;在地球上的任何地方,我們都能接收到電力;在全天中的96%的時(shí)間中,衛(wèi)星都能提供電力;在衛(wèi)星上的太陽能電池板,沒有占據(jù)地球上一點(diǎn)地方;在太空中,有無限的空間可以為我們所用;空間太陽和電力傳輸技術(shù)的發(fā)展,為太空太陽能發(fā)電提供了很好的平臺(tái)。
發(fā)展太空太陽能發(fā)電,也存在許多問題。第一個(gè)就是最初的成本費(fèi)用非常的昂貴,把發(fā)電設(shè)備利用航天飛機(jī)(往返于地球和太空站之間運(yùn)載人和物資的)運(yùn)送到衛(wèi)星上,每千克就需要$10000,這是非常驚人的。第二個(gè)是傳送電能所用的微波或激光是不是有害處,害處有多大,還有待核實(shí)。第三個(gè)是暴露在太空中的發(fā)電板,會(huì)因?yàn)楦吣苡钪婢€而影響其壽命。第四個(gè)就是發(fā)送或接受天線所占的面積太大:為了得到高的效率,衛(wèi)星天線必須是圓形的,直徑在1kilometers到1.5 kilometers之間;接收天線是橢圓的,大約14 kilometers*10 kilometers。第五個(gè)是太陽風(fēng)能能夠把發(fā)電裝置吹離它原來的軌道,所以需要一個(gè)復(fù)雜的推進(jìn)裝置維持它的平衡。要想順利發(fā)展太空太陽能發(fā)電,需要逐一解決上述問題。
為解決人類的能源危機(jī),發(fā)展太空太陽能發(fā)電是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。我們希望全世界的科學(xué)家們?cè)俳釉俚Z,早日實(shí)現(xiàn)太空太陽能發(fā)電,不僅能夠解決能源危機(jī),還能還地球一片凈土,使藍(lán)天更藍(lán)。