深空探索必须解决能源问题，但一百年前的设想至今仍未实现！

人类的空间探索计划稳步推进，NASA即将在2024年重返月球;“门户”(Gateway)也在积极推进中，后期还有可能作为载人登陆火星的跳板。

就深空探索而言，要解决的一大问题就是能源。从地球携带大量能源不太现实，这会加重火箭运载压力，而且在空间中与无处补给。

人类在就注意到了这一问题。俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基(Konstantin Tsiolkovsky)首次在20世纪20年代提出空间太阳能发电站的设想;1968年美国科学家彼得·格拉赛还提出了具体方案。

在宇宙空间建立太阳能电站，能合理地充分利用空间资源;太阳能电池阵通过转动，可以保证全天24小时都能受到太阳照射;此外，空间中的太阳光由于没有大气层削弱，其能量强度更大。

部分国家在此方面的研究早已展开。NASA不止出资资助概念方案研究，还与部分机构建立了技术研发合同;日本早在2004年就将发展空间太阳能电站列入国家航天发展计划，并已进行了相关实验。

从技术方面来说，人类目前面对两个难题。一是如何组装、发射和部署发电站这样的大型结构;二是如何将产生的电能传回地球。

一个太阳能发电站的面积可能要达到10平方公里，相当于1400个足球场大小。而目前人类最大的空间设备——国际空间站的长宽分别只有109米和73米。

苏联上个世纪的模块化空间站为此后大型天基设备发射提供了思路。因此专家建议可以采用分批发射、空间组装的方式。

这种方案随之而来的是巨大的发射成本，虽然马斯克的SpaceX已经将这一成本降低了不少，但毕竟“积少成多”。

还有提议建议开发一群数以千计的小型卫星，这些卫星将聚集在一起，并配置成一个单一的大型太阳能发电机。加州理工学院的研究人员在3年前阐述了这一设计思路。考虑到此前SpaceX实现的一箭60星(星舰的运输能力据称可达到400星)，这一计划具有一定的可实现性。

此外，3D打印的发展也提供了一定应用前景看。利物浦大学的研究团队正在探索在太阳帆上印刷超轻太阳能电池的新制造技术。太阳帆是一种可折叠、重量轻、高反射性的薄膜，能够利用太阳辐射压力的影响，在没有燃料的情况下推动航天器向前。

对于第二个能量传输难题，有提议称可以将太阳能电池的电能转换成能量波，并利用电磁场将其传输到地球表面的天线上，然后天线会将电波转换成电能。

由日本宇宙航空研究开发机构领导的研究人员已经开发了设计并演示了一个轨道飞行器系统，该系统应该能够做到这一点。

中国同样在这方面进行了一些研究。西安电子科技大学的研究人员设计了欧米伽系统。这是一个模块化的球形系统，太阳光通过主反射器收集，电力由一系列光伏电池阵列产生，并最终通过电缆和导电接头输送到微波设备中。

这一系统能够在峰值性能时向地球电网提供2GW的电力，在地球上需要超过600万块太阳能电池板才能产生这么多的能量。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源：

https://www.livescience.com/solar-power-stations-in-space.html

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094576515300680#bbib13