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電這個概念。在地球同步軌道上的太陽能發電衛星系統上,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(SERT)小組,展開對空間太陽能發電的探索性研究,對其技術項目進行可行性評估。
實現太空太陽能發電,還存在眾多技術性的障礙。 NASA估計太空太陽能發電需要工作在1000V電壓,甚至更高,這么高的工作電壓將會導致自毀性的電弧效應,而且現在的的試驗電壓只有300V。無線電傳輸最近才變成現實,單位尺寸只能承載少量的電能,遠遠不能滿足要求。另外,還存在許多關于發射電線和太陽陣列的設計問題。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%。
大力發展太陽能發電具有很大的益處,比如:發電站建成之后,不存在任何污染;發電過程中,不會產生溫室氣體;發電的能量來源是太陽,完全免費的;能夠發電的數量,是非常可觀的。而太空太陽能發電,又具有特別的優勢。由于在太空中發電,日光沒有穿透大氣層,單位面積中能夠產生更大的電能;在地球上的任何地方,我們都能接收到電力;在全天中的96%的時間中,衛星都能提供電力;在衛星上的太陽能電池板,沒有占據地球上一點地方;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的發展,為太空太陽能發電提供了很好的平臺。
發展太空太陽能發電,也存在許多問題。第一個就是最初的成本費用非常的昂貴,把發電設備利用航天飛機(往返于地球和太空站之間運載人和物資的)運送到衛星上,每千克就需要$10000,這是非常驚人的。第二個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。第三個是暴露在太空中的發電板,會因為高能宇宙線而影響其壽命。第四個就是發送或接受天線所占的面積太大:為了得到高的效率,衛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。第五個是太陽風能能夠把發電裝置吹離它原來的軌道,所以需要一個復雜的推進裝置維持它的平衡。要想順利發展太空太陽能發電,需要逐一解決上述問題。
為解決人類的能源危機,發展太空太陽能發電是一個不錯的選擇。我們希望全世界的科學家們再接再礪,早日實現太空太陽能發電,不僅能夠解決能源危機,還能還地球一片凈土,使藍天更藍。