尹懷勤

地球上欣欣向榮的景象，得益于太陽送來的光和熱。但慶幸又遺憾的是，太陽能在到達地球之前，在宇宙中已經(jīng)大量流失。這樣的好處在于，地球上的生物不會被過于強烈的太陽能“烤煳”，但遺憾就在于，我們損失了很多可以利用的能源。為了彌補這個遺憾，人們開始大力開發(fā)、利用空間太陽能，衛(wèi)星太陽能電站的構(gòu)想應(yīng)運而生。

衛(wèi)星太陽能電站就是利用衛(wèi)星技術(shù)，在太空把太陽能轉(zhuǎn)化成電能，然后再以某種方式將電能傳回地球供人類使用。1968年，美國科學(xué)家彼得·格拉舍在《自然》雜志上發(fā)表題為《來自太陽的能源：它的未來》的文章，首次提出了衛(wèi)星太陽能電站的設(shè)想。他認(rèn)為，最好的方法就是把衛(wèi)星太陽能電站建在地球同步軌道（又稱地球靜止軌道）上。地球同步衛(wèi)星運行在距地球35786千米遠的軌道上，它的運行軌道位于地球赤道平面上方，運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，運行周期與地球自轉(zhuǎn)一周的時間相等，所以從地面上望去，衛(wèi)星仿佛停在空中一動不動。

彼得·格拉舍在文章中對衛(wèi)星太陽能電站的設(shè)計提出了以下構(gòu)想：運行軌道應(yīng)保證衛(wèi)星的接收面能始終對準(zhǔn)太陽，傳輸裝置可把能量向任何接收點發(fā)射;光電轉(zhuǎn)換即把太陽能轉(zhuǎn)換成電能的元件，應(yīng)能達到最大的理論效率;傳輸裝置不僅會將轉(zhuǎn)換后的電能送回地面，而且傳輸頻率能滿足大氣吸收量最小的要求;地球接收器能夠以需要的能量密度接收電能，并且能適時傳輸?shù)接脩裟抢?。此外，還有一些頗為具體的設(shè)想，比如：為了保證衛(wèi)星太陽能電站24小時接收太陽能，應(yīng)當(dāng)在同步軌道上布置兩個電站;衛(wèi)星接收太陽能的電池板要足夠大;光電轉(zhuǎn)換元件要選擇比較成熟的硅光電池等。

衛(wèi)星太陽能電站大致由三個部分組成：一是兩塊大型太陽能電池板，能夠通過光電效應(yīng)直接把太陽能轉(zhuǎn)換成電能;二是發(fā)射天線，能夠把直流電轉(zhuǎn)換成微波電能，并能24小時不停地向地球傳輸電能;三是地面接收站，在接收到衛(wèi)星發(fā)來的微波束后，經(jīng)過 整流即可向用戶供電。

在宇宙空間中獲取太陽能比在地球上獲取太陽能更具優(yōu)勢。首先，由于地球自轉(zhuǎn)，處于黑夜的部分將無法充分利用太陽能，而宇宙空間則基本上沒有白天黑夜之分。其次，太陽光穿過大氣層到達地球表面時，其輻射強度已經(jīng)大大減弱，到達地面的陽光，又有相當(dāng)一部分被反射回去。據(jù)計算，在宇宙空間接收的太陽能要比在地球上至少多4倍。再次，在太空建電站不像在地球那樣會受緯度、地理環(huán)境、云層等客觀因素的影響。最后，太空接近真空狀態(tài)，并且溫度非常低，這樣可以大大延長太陽能電池以及輔助設(shè)備的工作壽命。不僅如此，太空電站無需專門儲備太陽能的設(shè)備就可以源源不斷地向地球輸送電能，如果在太空中建起足夠數(shù)量的衛(wèi)星太陽能電站，人類就可以源源不絕地收到太陽的饋贈，這樣不僅能夠減輕能源危機，還能保護生態(tài)環(huán)境。

雖然這種衛(wèi)星太陽能電站的研究離人類實際應(yīng)用還有一定距離，但經(jīng)過大量研究，科學(xué)家認(rèn)為建造大型衛(wèi)星太陽能電站并不存在很大的技術(shù)問題，只是初期的建設(shè)成本較高、建設(shè)工程浩大、技術(shù)復(fù)雜，僅電池板就有幾十平方千米之大，數(shù)千噸重，需要類似航天飛機的航天器分批送往軌道，逐步組裝成型。不過，衛(wèi)星太陽能電站一旦建成，其后期的運行成本會很低。

目前，已經(jīng)有一些國家提出了具體的衛(wèi)星太陽能電站設(shè)計方案，或許在不久的將來，我們就能用上太空電站傳回來的電能了。