建太空太陽能電站構想

　　開發太陽能發電衛星（Solar Power Satellite，簡稱SPS）或者空間太陽能發電（Space Solar Power，簡稱SSP），是尋求永久性能源的想法，它是1968年由美國工程師首先提出的。其基本構想是在地球外層空間建立太陽能發電衛星基地，利用取之不盡的太陽能來發電，然後通過微波或鐳射將電能傳輸到地面的接收裝置，再將所接收的微波或鐳射能束轉變成電能供人類使用。這種構想的最大優點在於充分利用太陽發出的能量。設想中的空間太陽能發電系統基本上由三部分組成：太陽能發電裝置、空間微波或鐳射轉換發射裝置和地面接收轉換裝置。太陽能發電裝置將太陽能轉換為電能；空間轉換裝置將電能轉換成微波或鐳射並利用天線向地面發送能束；地面接收轉換系統通過天線接收空間發來的能束，將其轉換成電能。整個過程是一個太陽能、電能、微波或鐳射、電能的能量轉變過程。

　　怎樣把太陽能電站的電能傳送給空間工業用戶和地球，是建設空間太陽能電站的關鍵問題。早在1968年，科學家就設想，在宇宙空間的太陽能電站，聚集大量陽光，利用光電轉換產生直流電，並通過相應的裝置將直流電變換成微波，以微波波束的形式傳輸到太空用戶或者傳輸到地球上，用戶接收站又將微波能量再轉換成相應的電能，聯入用戶供電網路。由於微波能順利通過雲霧和煙等，每天向地球輸電時間不受任何限制。而在空間沒有重力並且真空，太陽電池帆板可以做得很大，微波器件無需嚴格密封，而微波電能的定向發射和接收，對環境危害較小。雖然微波的放射性也是一種污染，但和煤與石油對大氣的污染，以及和核電站可能產生的放射性等類污染相比，幾乎可以說是微不足道的。空間太陽能電站的優勢還在於它不必使用煤、石油等不可更新的自然資源。過去10年間，日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)一直為本國的空間太陽能電站系統(SPS)提供穩定支援。目標是在2030年前向太空發射一顆對地靜止衛星，這顆衛星將為地球上50萬戶家庭提供十億瓦特電能。目前，日本宇宙航空研究開發機構的研究人員將微波和鐳射看作是傳輸太陽能的可能選擇。但要是用聚焦光束傳輸大量太陽能，太空中的傳輸天線的直徑需達到2公里(約合1.2英里)左右。地球上也必須建造一條同等規模或規模更大的接收天線。另一選擇就是使用鐳射。日本科學家正致力於金屬合金板的研究，金屬合金板能夠吸收太陽光，並可直接將太陽光轉換為紅外線鐳射束。這一選擇的優勢在於，鐳射所需的傳輸和接收設備是微波所需的設備十分之一。另外，鐳射不存在干擾通信衛星的風險，使用微波卻存在這種問題。然而，鐳射不能像微波那樣可以闖過雲層，所以說，如果使用鐳射，那麼約半數的射束能量會中途喪失。

　　空間太陽能電站，作為人造天體，在繞地球運行過程中，總有一部分時間被地球擋住陽光，也就是說要進入地球的陰影部份。不過，這時間並不長。如果太陽能電站的軌道選擇得好，可以使時間變得很短。例如，太陽能電站若處在赤道上空35860公里的同步軌道上，它繞地球一週的時間為23小時56分4秒，與地球自轉週期相同，則太陽能電站對地來說是靜止的，一年中僅在春分和秋分前後45天，而且每天至多只有72分鐘有被地球擋住的時候，在其餘時間內，電站的大面積電池帆板可以受到太陽光的連續照射而把光轉變為電。和地面相比，用同樣面積的太陽能電池帆板，在同步軌道可多獲6到11倍的太陽能。如果把空間太陽能電站建設在圓形日心軌道上，那就不再怕地球擋住陽光，並可獲更多的太陽能。

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