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⑴ 人类在未来，是否可以在太空中建立发电站，获取太阳能能源

空间太阳能电站是利用卫星技术将太阳能转化为空间电能，然后以某种方式传回地球供人类使用的系统。

“公元2307年，化石燃料枯竭，人类开始将大规模的太空太阳能发电系统作为新能源，但只有少数大国及其盟国从中受益……”这是日本著名科幻小说动漫《机动战士高达》的开场白。然而，目前世界面临着共同的能源危机。人们可能要在不到2307年的时间里对空间太阳能发电系统进行研究。

在日本，对空间电站的研究正如火如荼地进行。20世纪80年代，日本许多大学开始进行相关研究。由日本宇宙航空研究开发机构和日本经济产业省共同出资1200万美元的太空太阳能十年计划第一阶段即将结束。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）过去10年一直在为日本的空间太阳能发电系统（SSPS）提供稳定的支持。目标是到2030年将一颗地球同步卫星送入太空，这将为地球上50万个家庭提供10亿瓦的电力。

几年前，日本北海道的科学家们开始了地面试验，开发了一种新的电力传输系统，可以以微波的形式将能量从太空传输到地球。这两项实验都是由太空太阳能发电系统（SSPS）JAXA领导的大胆项目的一部分。激光和微波是空间太阳能发电领域的两种主要传输方式，也是该技术的核心问题。另一方面，日本希望在这两个领域都取得突破。

在我国，太阳能的利用也一直是最热门的话题，经过多年的发展，国内在集热器(含太阳能热水器)已成为太阳能应用最为广泛、产业化最迅速的产业之一。在十多年前销售总额就达到了35亿元，其产量位居世界榜首。

我国的太阳能产业已开始运作。中国科学院宣布启动西部行动计划，将在两年内投入2.5亿元人民币开展研究，建立若干个太阳能发电、太阳能供热、太阳能空调等示范工程。

总的来说，由于我国太阳能光伏发电系统起步较晚，特别是在太阳能电池的开发和生产方面，仍处于产量小、应用范围窄、产品单一、技术落后的初级阶段。据粗略统计，我国目前只有5家（单晶硅）太阳能电池生产厂，年产量约4.5兆瓦（注：1兆瓦为1000千瓦），工厂设施仍在现有的进口生产线中。而国外许多企业都集中精力开发和生产更先进的薄膜晶体太阳能电池。新一代先进薄膜晶体太阳能电池的转换效率可高达18.3%，比目前的平均转换效率高出3%。

太空太阳能电站的设想非常伟大和宏远，但实现起来所需要的经费却是十分惊人的。1968年彼得·格拉泽的将太阳能电站搬到太空去的设想，需要研制一种太阳能动力卫星，并把它送到距地面3.6万千米的轨道上(即地球同步轨道。在这一轨道上，卫星绕地球飞行1圈的时间，正好与地球自转一周所需要的时间相同)。

对格拉泽提出这一宏伟设想，由于要花一大笔钱，美国政府不感兴趣。不过到20世纪70年代中期，因出现能源危机，格拉泽的计划重新受到重视，美国政府投资2000万美元作为研究费用。

但研究费不久就用完了，人们的热情又冷了下来。因为美国科学院估计，要建成这个太空发电站，大概要用50年时间，研制、发射和组装耗资达3000亿美元，工作量相当于600名宇航员在太空工作30年。尽管发电能力为300千兆瓦，能供1.5亿人口用电，可巨额投资遭到非议。原来，格拉泽设计的这座电站重量达5万吨，其中仅太阳能电池板的空间面积就达50多平方千米，而向地球发送电力的微波发射天线的直径达1千米。

按美国航天飞机一次最多能运送30吨物资计算，也要发射1000多次才能把电站的设备全部送上天。而在20世纪70年代时，美国的航天飞机还没有正式投入使用，因此人们认为，格拉泽的计划在短期内难以实现。1999年和2000年，美国国会分别给宇航局拨款500万和1500万美元，用以深入研发空间太阳能发电技术，以期找出更好更成熟的建设方案。专家们从目前发展态势估计，本世纪20年代第一个空间太阳能电站将升空组装并开始试验性发电。

日本计划2040年前后向太空发射太阳能电站。尽管日本近年来在航天领域屡遭挫折，日本经济、贸易和工业部(METI)仍雄心勃勃地计划在2040年之前向太空发射太阳能电站。日本从十多年前就开始投入太阳能卫星的研究，到2040年系统将开始运作。METI计划发射的太阳能卫星在地球同步轨道每秒可产生100万瓦的能量，相当于一个核电站产生的能量。太阳能卫星将拥有两个3000米长的太阳能发电翼板，两个翼板之间是一个直径1000米的能量传输天线。

所产生的电能将以微波的形式传回地球，微波的强度将低于手机发射的微波，以保证所发射的微波不会影响移动通信和其他通信。卫星地面接收天线的直径将达到数千米，可能建造在沙漠或海洋地区。该卫星预计重达2万吨，总造价预计为2万亿日元（约合170亿美元）。与目前火电或核能发电每千瓦时9日元相比，太空发电成本为每千瓦时23日元。

总的来说，空间太阳能电站的建设，不仅可以保证从天上源源不断的电能，解决人类的能源危机，而且可以将其开发、运输、组装和使用过程中所开发的新技术和新产品推广到其他航天活动中，提高技术水平和技术水平相关行业技术水平。虽然空间太阳能电站具有诸多优势，技术途径可行，但建设起来并不容易。这是因为这种新型电站的建设难度与地面电站相去甚远。这是一项规模空前、技术密集的大型航天系统工程。具体实施涉及 科技 、 社会 、经济、环保、材料等多个问题，需要分为几个课题进行研究和综合分析。在空间太阳能电站的研制、发射和组装等关键技术方面，普遍存在着提高效率、降低成本的问题。但我们有理由相信，随着各国空间技术的发展，总有一天，我们将能够从太空获得能源资源，造福全人类 社会 。