刊登日期 : 16/08/2021
在地球軌道上，一座太空電站用太陽能發電，並把電力源源不絕「隔空傳送」到地球，供應各大城市.....。這似乎只是科幻電影的場景，但其實很多科學家已在做這樣的研究，而中國第一個太空太陽能試驗電站或在2030年建設，其進展已經「跑贏」世界。
太空太陽能電站 不受大氣層干擾
現在應用最廣泛的能源，包括石油、天然氣等化石能源終有枯竭的一天，無污染而又無窮無盡的太陽能，將是人類未來希望。人類利用太陽能發電已有相當長時間，大家對此都不陌生。
但在地球上，太陽能會因大氣層吸收和散射而削弱，還會受地球的天氣、季節、晝夜更替等因素影響，實際利用率不高，而且不穩定。為此，美國科學家格拉澤於1968年率先提出要把太陽能電站搬上太空，藉此提高太陽能利用率，其他國家的科學家隨後也加入相關研究，希望把太空太陽能實用化。
在太空用太陽能發電效能有多高？專家指出，1平方米的太陽能發電板，在多霧地區每小時最多只能生產0.1千瓦電力；如果在中國西北地區，中午太陽直射時能產生0.4千瓦，如果到了太空，產生的電力會達到10至14千瓦，幾乎是地球的百倍以上。
專家表示，理論上如果在地球同步軌道上，部署一條寬度1,000米的太陽能發電板陣環帶，假定其轉換效率為100%，那麼她在一年接收到的太陽輻射通量，已大約等於目前地球石油儲量的能量總和。
太空太陽能電站 利用微波傳電回地面
那太空太陽能產生的電力如何傳回地面？總不能在天地間架設電纜吧？科學家設方案是利用微波「隔空傳電」。
這聽起來很科幻，實際操作也涉及眾多黑科技，但其原理並不複雜。太空太陽能電站會由太陽能收集器、微波傳輸、地面接收與轉換等3部份組成。她在太空把太陽能轉化電能，再把電能轉化為微波，然後聚焦傳回地球。地球接收站把微波轉化為電能，就可以供應千家萬戶。
由於電力轉化成微波方式傳送，因此，來自太空的太陽能電力可以更靈活供應地球不同地方，不單人口密集的城市能受惠，難以鋪設電網的島礁和邊遠地區、受地震等天災影響的地區，都能在安裝接受和轉換裝置後用上太空電力。日後當「隔空傳電」技術完全成熟，它甚至可以讓汽車邊跑邊充電，無人機可以一直在天上飛.....。
中國科學家還提到，太空太陽能電站的電力，還可以傳給在可視範圍內的太空站、衛星等航天器，讓它們擺脫巨大的太陽能帆板，提高控制精度。
說了太空太陽電站能好處，那它何時能實際應用？專家指出，經過多年研究，它的技術原理已沒有太大問題，而目前中國、美國、日本等都提出了太空太陽能電站發展計劃。
中國太空太陽能電站 設計製造或領先全球
當然，現階段太空太陽能電站還有一些困難需要克服，例如何把上萬噸的發電設備運送至地球同步軌道和組裝、遠距離傳輸中微波傳輸的衰減和效率問題，以及大功率微波輻射對人體損害等，但這些問題相信佷快會迎刃而解，例如科學家正研究利用3D打印技術在太空製作大型部件，以解決運送設備的難題。
中國對太空太陽能電站的研究始於「十一五」（第十一個五年規劃，2006至2010年），雖然起步較晚，但在系統設計和關鍵技術方面已取得成果，相關的「逐日工程」（取「夸父逐日」之意）在2018年啟動，位於重慶的首個太空太陽能電站實驗基地隨後亦已動工，整體進展有後來居上之勢。
專家經過論證，已提出了相關路線圖，中期目標是力爭2030年建設一座兆瓦級（兆瓦是功率單位，等於1,000千瓦）太空太陽能試驗電站，實現應急供電並開展科學研究。而遠期目標是在2050年前，具備建設吉瓦級（1吉瓦等於1,000兆瓦，本港南丫島發電廠總發電量為3,700多兆瓦）商業化太空太陽能電站的能力，滿足國家可持續發展對能源安全的戰略需求。
如果這路線圖能成功實施，中國的太空太陽能電站發展將領先全球。
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