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DeepTech深科技中国计划在2030年建设太阳能空间发电站( 三 )


就算正常运行 ， 其对于生态环境的影响也需要评估 。 根据设计建议 ， 空间太阳能电站的微波辐射能量将仅为太阳辐射的 1/4（也就是说 ， 如果人类和其它动植物暴露在阳光下是安全的 ， 那么这个空间太阳能发电站的微波也就是安全的） ， 但毕竟总能量巨大 ， 对于生态环境会不会造成严重的影响尚未可知 。
因此 ， 如何保证空间太阳能电站自身的安全 ， 以及其所能影响到的环境的安全 ， 都是巨大的挑战 。
尽管如此 ， 世界各国还是对开发空间太阳能发电站充满了兴趣 。
美国早在 1974 年就展开了相关研究 ， 之后的八十年代和最近的十年 ， 以美国军方和航天局为代表的许多项目相继展开 。
这次 X-37B 的发射 ， 将是这类实验首次在太空中进行 。 该实验名为“光伏射频天线模块飞行实验（Photovoltaic Radiofrequency Antenna Module Flight Experiment ， PRAM-FX）” ， 计划将光伏阵列产生的直流电转化为频率是 2.45GHz 的微波 ， 记录相关的数据 ， 并对设备效率进行研究 。 日本的三菱重工在 2015 年开展实验 ， 将 10 千瓦的太阳能通过微波传送到了 500 米以外的地方 ， 证明了技术的可行性 。 俄罗斯和欧洲也有类似的计划 。
中国计划在 2030 年建设太阳能空间发电站
X-37B 进行的这一实验让我们再次将目光聚焦到了人类在实现 “空间太阳能发电” 上的进度条 。 事实上 ， 国内早已启动相关的技术测试 。
在这个领域 ， 中国亦有着远大的目标：2008 年 ， 中国将空间太阳能电站研发工作纳入国家先期研究规划 ， 力争在 2030 年开始建设兆瓦级空间太阳能试验电站 ， 2050 年前具备建设吉瓦级商业空间太阳能电站的能力 。
具体实施上 ， 我国首个空间太阳能电站实验基地已经在 2018 年 12 月宣布于重庆启动建设 。
DeepTech深科技中国计划在2030年建设太阳能空间发电站
本文插图
图 | 空间太阳能电站想象图 ， 看到传输电力的微波了吗？（来源：Wikipedia）
王立表示 ， 空间太阳能发电的核心技术——微波输能——多年来已在全球科学家的努力下于实验室得到验证 ， 且各国实力相当 ， 现阶段需要走出实验室在更大的室外空间进行更多实战 ， 包括对传输和接收效率的改善 ， 微波对环境和人体带来的具体影响等 。 而在重庆搭建的实验基地 ， 有望成为该领域的重要实验场 。
“希望能够推动这个实验平台成为新的‘大科学装置’ ， 以吸引全球的技术专家共同加入研究” ， 王立说 。
更多的技术解读见以下专访 QA 内容：
DeepTech：美国空军这次微波输送电能的实验和国内做太阳能空间发电站的技术是相同的吗？
王立：虽然还不了解实验的技术细节 ， 但我认为应该是差不多的 。 微波传送电能和激光传送电能这两种技术都有人在从事研究 ， 它们的原理都是将电能实现远距离传输 。
在电气工程诞生的一百多年里 ， 电能都是通过电线传播的 。 现在大家接触和使用的无线输能通常是通过电磁耦合实现的 ， 也是现在研究进展很快而且应用最好的 ， 例如日常生活中的手机无线充电 。 但是它只能在厘米级传输 。 麻省理工学院提出的磁耦合谐振原理可实现米级的无线传能 。
用卫星往地面传输电能一般距离要达到几百公里至 36000 公里 。 上述方法无法实现远距离无线输能 。 要实现真正的远距离无线能量传输则需要通过微波或者激光等 。 微波输能是把电能通过微波器件转化为微波 ， 再天线定向发射电功率 ， 并定点接收 。 这两种技术差别还是比较大的 。
DeepTech深科技中国计划在2030年建设太阳能空间发电站
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图 | X-37B（来源：麻省理工科技评论）
DeepTech：微波输能技术现在处于什么阶段？


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