这听起来像科幻小说：漂浮在太空中的巨型太阳能发电站向地球发射大量的能量。在很长一段时间里，这个概念主要是对作家的启发。这个概念最初由俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（Konstantin Tsiolkovsky）在20世纪20年代首次提出。
然而，一个世纪后，科学家们在将这一概念变为现实方面取得了巨大进展。欧洲航天局已经意识到这些努力的潜力，现在正寻求为这些项目提供资金，并预测我们将从太空获得的第一个工业资源是“束流能量”。
气候变化是我们这个时代最大的挑战，所以有很多风险。从全球气温上升到天气环境的变化，全球各地已经感受到气候变化的影响。要克服这一挑战，就需要彻底改变我们的能源生产和消费方式。
近年来，可再生能源技术发展迅速，效率提高，成本降低。但阻碍它们吸收的一个主要障碍是它们不能提供持续的能量供应。风能和太阳能发电厂只有在风吹或阳光明媚的时候才能产生能量，但我们每天都需要24小时不间断的供电。最终，我们需要一种大规模储存能源的方法，然后才能转向可再生能源。
空间的好处
一种可能的解决办法是在太空中产生太阳能。这有很多好处。一个太空太阳能发电站可以一天24小时地绕轨道直面太阳。地球大气层也会吸收和反射一些太阳光，因此大气层上方的太阳能电池将接收更多的阳光，产生更多的能量。
但要克服的关键挑战之一是如何组装、发射和部署这种大型结构物。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。使用轻质材料也很关键，因为最大的开支将是用火箭将空间站发射到太空的费用。
一个被提议的解决方案是开发一个由数千颗小型卫星组成的集群，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。2017年，加州理工学院（California Institute of Technology）的研究人员概述了一个模块化发电站的设计，该电站由数千块超轻型太阳能电池板组成。他们还展示了一块每平方米重量仅为280克的瓷砖原型，与卡片的重量相似。
这些方法将使科学家能够在太空建造发电站。有朝一日，从国际空间站或未来绕月轨道的月球门户站是可以建造这样的发电站的。这样的装置可以为月球上的装置提供电力。
这项技术的可能性还不止于此。虽然我们目前依赖于来自地球的材料来建造发电站，但科学家们也在考虑利用太空资源进行制造，比如在月球上发现的材料。
如何将太空发电站的电能传输到地球
另一个主要的挑战是如何将能量传输回地球。这项计划是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。然后天线将把电波转换回电能。由日本宇宙航空研究机构领导的研究人员已经开发出了设计方案，并演示了一个能够做到这一点的轨道飞行器系统。
在这一领域仍有许多工作要做，但目标是在未来几十年内，太空太阳能发电站将成为现实。中国的研究人员设计了一种叫做Omega的系统，他们的目标是在2050年前投入使用。这个系统应该能够以峰值性能向地球电网提供2GW的电力，这是一个巨大的数字。要想用地球上的太阳能电池板产生这么大的能量，你需要600多万块。
小型太阳能卫星，比如那些为月球车提供动力的卫星，可能会更快投入使用。
在全球范围内，科学界正致力于太空太阳能发电站的开发。希望有朝一日它们能成为我们应对气候变化的重要工具。
太空发电成真？重庆建造太空发电站，电要如何送回地球呢？
空间太阳能电站是利用卫星技术将太阳能转化为空间电能，然后以某种方式传回地球供人类使用的系统。
“公元2307年，化石燃料枯竭，人类开始将大规模的太空太阳能发电系统作为新能源，但只有少数大国及其盟国从中受益……”这是日本著名科幻小说动漫《机动战士高达》的开场白。然而，目前世界面临着共同的能源危机。人们可能要在不到2307年的时间里对空间太阳能发电系统进行研究。
在日本，对空间电站的研究正如火如荼地进行。20世纪80年代，日本许多大学开始进行相关研究。由日本宇宙航空研究开发机构和日本经济产业省共同出资1200万美元的太空太阳能十年计划第一阶段即将结束。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）过去10年一直在为日本的空间太阳能发电系统（SSPS）提供稳定的支持。目标是到2030年将一颗地球同步卫星送入太空，这将为地球上50万个家庭提供10亿瓦的电力。
几年前，日本北海道的科学家们开始了地面试验，开发了一种新的电力传输系统，可以以微波的形式将能量从太空传输到地球。这两项实验都是由太空太阳能发电系统（SSPS）JAXA领导的大胆项目的一部分。激光和微波是空间太阳能发电领域的两种主要传输方式，也是该技术的核心问题。另一方面，日本希望在这两个领域都取得突破。
在我国，太阳能的利用也一直是最热门的话题，经过多年的发展，国内在集热器(含太阳能热水器)已成为太阳能应用最为广泛、产业化最迅速的产业之一。在十多年前销售总额就达到了35亿元，其产量位居世界榜首。
我国的太阳能产业已开始运作。中国科学院宣布启动西部行动计划，将在两年内投入2.5亿元人民币开展研究，建立若干个太阳能发电、太阳能供热、太阳能空调等示范工程。
总的来说，由于我国太阳能光伏发电系统起步较晚，特别是在太阳能电池的开发和生产方面，仍处于产量小、应用范围窄、产品单一、技术落后的初级阶段。据粗略统计，我国目前只有5家（单晶硅）太阳能电池生产厂，年产量约4.5兆瓦（注：1兆瓦为1000千瓦），工厂设施仍在现有的进口生产线中。而国外许多企业都集中精力开发和生产更先进的薄膜晶体太阳能电池。新一代先进薄膜晶体太阳能电池的转换效率可高达18.3%，比目前的平均转换效率高出3%。
太空太阳能电站的设想非常伟大和宏远，但实现起来所需要的经费却是十分惊人的。1968年彼得·格拉泽的将太阳能电站搬到太空去的设想，需要研制一种太阳能动力卫星，并把它送到距地面3.6万千米的轨道上(即地球同步轨道。在这一轨道上，卫星绕地球飞行1圈的时间，正好与地球自转一周所需要的时间相同)。
对格拉泽提出这一宏伟设想，由于要花一大笔钱，美国政府不感兴趣。不过到20世纪70年代中期，因出现能源危机，格拉泽的计划重新受到重视，美国政府投资2000万美元作为研究费用。
但研究费不久就用完了，人们的热情又冷了下来。因为美国科学院估计，要建成这个太空发电站，大概要用50年时间，研制、发射和组装耗资达3000亿美元，工作量相当于600名宇航员在太空工作30年。尽管发电能力为300千兆瓦，能供1.5亿人口用电，可巨额投资遭到非议。原来，格拉泽设计的这座电站重量达5万吨，其中仅太阳能电池板的空间面积就达50多平方千米，而向地球发送电力的微波发射天线的直径达1千米。
按美国航天飞机一次最多能运送30吨物资计算，也要发射1000多次才能把电站的设备全部送上天。而在20世纪70年代时，美国的航天飞机还没有正式投入使用，因此人们认为，格拉泽的计划在短期内难以实现。1999年和2000年，美国国会分别给宇航局拨款500万和1500万美元，用以深入研发空间太阳能发电技术，以期找出更好更成熟的建设方案。专家们从目前发展态势估计，本世纪20年代第一个空间太阳能电站将升空组装并开始试验性发电。
日本计划2040年前后向太空发射太阳能电站。尽管日本近年来在航天领域屡遭挫折，日本经济、贸易和工业部(METI)仍雄心勃勃地计划在2040年之前向太空发射太阳能电站。日本从十多年前就开始投入太阳能卫星的研究，到2040年系统将开始运作。METI计划发射的太阳能卫星在地球同步轨道每秒可产生100万瓦的能量，相当于一个核电站产生的能量。太阳能卫星将拥有两个3000米长的太阳能发电翼板，两个翼板之间是一个直径1000米的能量传输天线。
所产生的电能将以微波的形式传回地球，微波的强度将低于手机发射的微波，以保证所发射的微波不会影响移动通信和其他通信。卫星地面接收天线的直径将达到数千米，可能建造在沙漠或海洋地区。该卫星预计重达2万吨，总造价预计为2万亿日元（约合170亿美元）。与目前火电或核能发电每千瓦时9日元相比，太空发电成本为每千瓦时23日元。
总的来说，空间太阳能电站的建设，不仅可以保证从天上源源不断的电能，解决人类的能源危机，而且可以将其开发、运输、组装和使用过程中所开发的新技术和新产品推广到其他航天活动中，提高技术水平和技术水平相关行业技术水平。虽然空间太阳能电站具有诸多优势，技术途径可行，但建设起来并不容易。这是因为这种新型电站的建设难度与地面电站相去甚远。这是一项规模空前、技术密集的大型航天系统工程。具体实施涉及 科技 、 社会 、经济、环保、材料等多个问题，需要分为几个课题进行研究和综合分析。在空间太阳能电站的研制、发射和组装等关键技术方面，普遍存在着提高效率、降低成本的问题。但我们有理由相信，随着各国空间技术的发展，总有一天，我们将能够从太空获得能源资源，造福全人类 社会 。
最近有一个大消息大家可能没注意到，我国的首个空间太阳能电站在重庆市的璧山片区已经开始建设了，主要的目的是建造一个太阳能发电站，通过收集太阳的能量，再以无线能量传输的形式来向地面抽提供电力，这种发电的模式不会受到天气的影响。
这一整个科学项目的投资是26亿元，将在整个片区建立起非常完善的基础设施，同时会有相应的试验场、调试空间、太空育种区域以及科教中心。
为什么要建造太空发电站呢？在太空中发电的效率会更高吗？
我们知道，要产出电能必须要用其它的能量来进行转化，比如通过燃烧化石能源产生的热能，比如核能，比如水能，又比如太阳能。采用化石能源来发电最大的问题在于会产生大量的温室气体，而且往往会涉及到一个国家能源储备的问题，随着科学技术的发展和人们环保意识的进步，人们不断在寻找更加清洁的方式来发电。
太阳发电就是一种非常清洁且可持续的发电方式，但是在地球上使用太阳能发电有固有的缺陷。地球上方的大气层会阻碍大部分的太阳光，只有70%左右的阳光能够照射到地面上，而且地面的太阳能发电器受天气的影响极大，所以电能的转化效率从某种程度上来说是不稳定的。
建造在太空当中的太阳能发电站能够很好地解决这个问题，不仅最大程度上接受到了太阳光的照射，而且不会受到天气的影响。那么问题就来了，这些在太空中产生的电要这么被运回地球，投入到人们的生活生产实践当中呢？
这一切都是非常值得一个中国人感到骄傲的，我们目前之所以能进行如此大胆的尝试完全是因为我国目前拥有了自己的空间站，我们有着非常完备的太空组装运输技术，我们高素质的宇航员具有舱外搭建太阳能聚能板的能力。
太空中的太阳能电站是在地球的空间轨道上所建立的一个收集和转化太阳能的站点，首先将太阳能收集之后以无线能来给你传输的形式送回到地面的收集站，然后再进一步地将能量转化成电能，最后将电能输出就可以了。
在我们以往的概念当中，我们认为要在太空和地球之间运输能量，一定是在二者中间有一条电线能够运输，实际上，这条“电线”是实际存在的，只不过是它不是以实体的形式存在着，而是以能量传输的形式在进行着。
早有科学家验证过在太空轨道中向地面发射能量微波的概念是可行的，太空空间站采用的方式也是这样的，当太阳能被捕获的时候会被转化成含有能量的电磁波，被转化的能量频率为2.45千兆赫或者5.8千兆赫，两个波段处于红外线和无线电的信号之间，是很容易穿过地球的大气层的。当然，在穿过地球的大气层的时候难免会出现损耗，但是损耗的是很低的，可能仅有2%，与地面太阳能的发电效率相比高了非常之多。
地面上也需要建有相应的能量接收器，地面上会建造一种叫做网格天线的东西，是依照网格化排列的椭圆形天线，专门用来接收微波的，能量经过转化之后就能够进入输电网了。
重庆璧山区这一次实验同样是人们史中最为重要的一次实验，这意味着人类关于太阳能空间站的建设从理论走向实际，也是人们关于能源使用的重大探讨。
只能说是未来可期，让我们一起拭目以待吧。
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以上就是关于太空太阳能发电站给我们提供能源需求，这个项目听起来有点香全部的内容，如果了解更多相关内容，可以关注我们，你们的支持是我们更新的动力！
