巨大的太阳能发电站漂浮在太空，将无数能量辐射到地球。这个概念，听起来像是科幻小说中的场景，其实是由俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基在上世纪二十年代首次提出。一直以来，它也确实是许多科幻作者的灵感来源。
但是，一个世纪后，科学家为实现这个概念已经取得了巨大的进步。欧洲航天局已经意识到这些工作的潜力，同时也在为这些项目寻求资金，并预测我们从太空获得的第一种工业资源将是“光束能量”。
气候变化是我们这个时代面临的最大挑战，因此风险也非常之大。从全球温度上升到气候模式改变，气候变化已经影响到全世界的每一个人。克服这一挑战需要我们彻底改变生产和消耗能源的方式。
最近几年，可再生能源技术发展迅速，效率更高、成本也更低。但是采用可再生能源的一个主要障碍在于，它们无法持续提供能量。风力发电场和太阳能发电场只有在风使劲吹或太阳当空照的时候才能产生能量，但我们每一天每一小时都需用电。因此，我们在普及可再生能源之前，首先得找到一种大规模存储能量的办法。
解决这个难题的一个可行办法或许是在太空中产生太阳能。这种方式有很多优点。一个太空太阳能发电站可以一天24小时面朝太阳运行。地球的大气层也会吸收并反射部分太阳光。所以，大气层上方的太阳能电池可以接收更多太阳光并产生更多能量。
但是问题又来了：我们该如何组装、发射和部署如此庞大的结构呢？单个太阳能发电站的面积可能至少要达到10平方公里，相当于1400个足球场那么大。其次，使用轻型材料也至关重要，因为届时最大的成本将是用火箭将发电站送入太空。
一个建议的解决方案是开发成千上万个小的卫星。这些卫星聚集在一起，通过配置可以组装成一个大型的太阳能发电机。2017年，加州理工学院的研究人员曾提出过模块化发电站的设计。该发电站由数千个超轻太阳能电池块组成。研究人员还展示了一块每平方米仅280克的原型电池块。
最近，制造业的发展成果——如3D打印等，也有望用于太空太阳能发电站的开发。在利物浦大学，研究人员正在 探索 新的制造工艺，以将超轻太阳能电池打印到太阳能帆上。这个太阳能帆是一种可折叠、轻便又具有高反射率的薄膜，可以利用太阳的辐射压力作用，推动航天器前进，而不再需要燃料。研究人员也在 探索 如何将太阳能电池嵌入太阳能帆结构上，以制造大型、无需燃料的太阳能发电站。
这些方法可以帮助我们在太空中建造发电站。事实上，未来有一天，我们或许可以在国际空间站或未来的绕月球轨道运行的门户站制造和部署发电站装置。
可能还不至于此。尽管我们目前依赖地球上的材料来制造发电站，但科学家也在考虑利用太空中的资源（如月球上发现的材料）直接开展加工制造工作。
上述问题解决后，剩下一个主要挑战是如何将能源传输回地球。当前的计划是将太阳能电池中的电能转换为能量波，然后用电磁场将能量波传输给地球表面的天线。天线进而将能量波变回电能。日本航空航天局的研究人员已经开发了几种设计，并演示了一个可以实现这些功能的轨道系统。
即便如此，在这个领域我们还有许多工作要做。但我们的目标是，太空中的太阳能发电站将在未来数十年成为可能。中国的研究人员已经设计了一个名为欧米伽（Omega）的系统，预期可以到2050年投入使用。该系统在最佳性能状态下，可以向地球电网提供2GW的电力。如果是在地球上用太阳能电池板产生这么多电能的话，那将需要600多万块太阳能电池板。
但是，诸如为月球登陆器供电而设计的更小的太阳能卫星，可以更早地投入使用。如今，全球科学界都在投入大量时间和精力，来开发太空太阳能发电站。我们希望，终有一天，它们可以成为我们应对气候变化的重要工具。（匀琳）
人在太空中太阳能晒死吗
这听起来像是科幻小说：漂浮在太空中的巨型太阳能发电站向地球发射了大量的能量。在很长一段时间里，这个概念：最早是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年代提出的，主要是对作家有所启发。
然而，一个世纪后，科学家们在将这一概念变成现实方面取得了巨大的进步。欧洲航天局已经意识到了这些努力的潜力，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“光束能量”。
气候变化是我们这个时代最大的挑战，因此事关重大。从全球气温上升到天气模式的转变，气候变化的影响已经在全球范围内感受到了。克服这一挑战需要从根本上改变我们生产和消费能源的方式。
近年来，可再生能源技术发展迅猛，效率提高，成本降低。但是，吸收它们的一个主要障碍是它们不能提供持续的能源供应。风电场和太阳能发电场只有在刮风或阳光明媚的时候才能产生能量，但我们每天都需要全天候的电力。归根结底，在我们转向可再生能源之前，我们需要一种大规模储存能源的方法。
绕过这一问题的一种可能方法是在太空中产生太阳能。这样做有很多好处。天基太阳能发电站可以一天24小时绕轨道面对太阳。地球的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会接收更多的阳光，产生更多的能量。
但需要克服的关键挑战之一是如何组装、发射和部署如此大型的建筑。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。使用轻质材料也将是至关重要的，因为最大的费用将是用火箭将空间站发射到太空的成本。
一种建议的解决方案是开发一批数千颗较小的卫星，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，该发电站由数千块超轻型太阳能电池瓦组成。他们还展示了一块每平方米仅重280克的瓷砖原型，与卡片的重量相似。
最近，3D打印等制造业的发展也在考虑这一应用。在利物浦大学，我们正在 探索 将超轻型太阳能电池打印到太阳帆上的新制造技术。太阳帆是一种可折叠、重量轻、反射率高的薄膜，能够利用太阳辐射压力的效应，在没有燃料的情况下推动航天器前进。我们正在 探索 如何在太阳帆结构上嵌入太阳能电池，以创建大型的、无燃料的太阳能发电站。
这些方法将使我们能够在太空中建造发电站。事实上，有朝一日，在太空中制造和部署国际空间站或未来绕月运行的月球门户站的装置是可能的。事实上，这样的装置可以帮助在月球上提供电力。
可能性还不止于此。虽然我们目前依赖来自地球的材料来建造发电站，但科学家们也在考虑利用来自太空的资源来制造，比如在月球上发现的材料。
另一个重大挑战将是将电力传输回地球。该计划是将太阳能电池中的电能转化为能量波，并利用电磁场将其向下传输到地球表面的天线上。然后，天线会将电波转换回电能。由日本宇宙航空研究开发机构领导的研究人员已经开发了设计，并演示了一种应该能够做到这一点的轨道器系统。
在这一领域还有很多工作要做，但目标是在未来几十年内，太空中的太阳能发电站将成为现实。中国的研究人员设计了一个名为欧米茄(Omega)的系统，他们的目标是在2050年之前投入使用。该系统应该能够在峰值性能下向地球电网提供2千兆瓦的电力，这是一个巨大的数字。要利用地球上的太阳能电池板生产如此多的电力，你需要600多万块太阳能电池板。
较小的太阳能卫星，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，科学界正在投入时间和精力发展太空中的太阳能发电站。我们希望它们有朝一日能成为我们抗击气候变化的重要工具。
太空发电就要变成现实了！重庆开建“太空三峡”，电能咋送回来的
人如果暴露在太空中，会被太阳晒死的。
太空几乎没有可供呼吸的空气，而且也没有大气压，所以是处于失重状态的。其次太空的温度差特别大，太阳能照射到的地方热得要命，最高温度可以超过200摄氏度以上。
而太阳照射不到的阴面的温度又低的可怕，最低温度超过了250摄氏度，所以在这种极端的太空环境中别说人了，卫星航天器都受不了，所有的航天器都是有温控系统的。
在太空中，太阳光强度是地球的3-13倍，能否放置发电站？
太阳能发电被认为是一种清洁、可持续而且能量转换效率极高的发电方式，不过由于地球表面受到大气层以及天气条件的影响，照射到地球表面的太阳光一般只有大气层外的70%左右，所以如果在地球大气层外的太空中建造发电站的话，发电效率会比地球上高很多，而且不会受到地球表面昼夜交替、天气情况和地球纬度的影响，可以一直处于发电状态中。
该技术有个难题，就是如何把太空中产生的电能输送到地球上，因为太空距离地球表面还有数百或数万公里的距离，目前人类还不能把金属输电线路从太空中扯到地球表面上，因此一般认为太空太阳能发电还只是一种科幻事物。但可能很多朋友都没想到的是，其实在我国重庆市璧山区，这样的发电站已经开建了。
据《重庆日报》6月18日报道，我国首个空间太阳能电站实验基地在重庆市璧山区正式开工建设，它是我国西部（重庆）科学城璧山片区无线能量传输及环境影响科学工程的重要项目，总投资约26亿元，首批建设资金为1亿元，核心实验建设区约33亩，将开建空间太阳能发电站实验科普综合楼、试验平台等；另有106亩试验区，将建造升空试验场地和气球平台调试场等设施；外围建设区面积约为167亩，主要建造太空育种区和科教中心。
建成之后，这里将成为我国首个空间太阳能技术试验与攻关和新产业培育为一体的大型综合实验基地，重点进行空间太阳能发电站、无线微波能量传输以及空间信息网等技术的前期演示、模拟、验证和应用工作，对今后我国改变传统能源传输方式、破解能源供给等难题等产生重大意义。
太空太阳能电站就是在地球大气层外的空间轨道上建立太阳能收集和转化站，将太阳能收集后通过微波和激光等无线能量传输的方式将能量传回地面收集站，再由收集站将其转化成电能并向外输出，就可以持续供电了。
重庆璧山打造的也是世界首个太空太阳能电站，建成后将成人类首个真正的太空发电站。可能很多朋友都不大相信此事，实际上重庆市早就开始这方面的布局了，2018年就组织了重庆大学、中国空间技术研究院西安分院以及西安电子 科技 大学等相关单位联合打造了璧山空间太阳能电站实验基地，其负责人就是中国工程院的杨士中院士。
该基地计划建造的空间太阳能电站将布置在距离地面3.6万公里的太空中，不会受到地球昼夜、天气、地区纬度等自然因素的影响，数据显示一平方米的光伏电池就可产生10到14千瓦的电力，同样面积的太阳能接收电池板的发电量将是地面的几十倍，因此只需要200万平方米的光伏电池板就相当于三峡发电站的装机容量了，因此这座设想中的太空太阳能发电站又被叫做“太空三峡”，其实200万平方米的电池板的面积也就两平方公里，想把它建造起来并非不可能的事情。
按照杨士中院士的计划，是在2020年前后进行空间太阳能电站实验基地及研发平台建设，虽然由于疫情原因耽误了一些时间，但目前这一步也正在进行中；第二步是2025年前后实现中小规模的平流层太阳能电站并且并网发电，平流层位于离地表10公里至50公里的高空，位于对流层之上，因此不会受地表天气的影响；第三步是在2025年后开展大规模空间太阳能电站的系统应用工作，所以我国“太空三峡”的建造已经是在进行中了，远的将来，太空发电站也将会伴随着地球运行。
可能很多朋友都纳闷太空中太阳能电池板发的电怎么传输到地球上呢？杨士中院士对此也给予了解答：空间太阳能电站的电能主要通过微波等无线传输方式，相当于从太空向地面拉一条输电线路，这种发电和输电方式成熟后，还可以利用它对偏远地区或受灾地区等进行定向供电或移动供电，解决某些地区发电和供电方面的难题。
参考资料：
《重庆日报》6月20日文章《全国首个空间太阳能电站实验基地在璧山开建》
世界上各个太阳能基地所能转换的能源还是有限的，那有没有可能改造这种技术，使地球上所有的能源都从太阳上获取呢？
其实，因为能源的利用方式不同，所以，想要地球上所有的能源都从太阳上获取是不可能的。
目前，应用最广的就是太阳能发电，如何使太阳能转换成电能的转化率提高，科学家想到了从太空中放置太阳能电池板。
据科学家介绍，目前太空太阳能发电站可能是我们人类有望实现的大规模建筑。如果可能建造成功，相对地面来说有明显的优势。
首先， 太阳能发电站不会再占用宝贵的土地资源。
其次， 昼夜变化问题不会影响到能量的输出，也不用考虑天气问题，因为太空中没有云层，就不会遮挡电站对阳光的采集。
还有一点就是太阳光是持久不变的，在太空中，太阳光强度是地球上太阳光强度的3到13倍。
当然，这样的发电站在许多人看来一定是很难实现的，但科学家表示这是可以实现的，相信不远的未来就可以在太空中看到这样的发电站，如果说这样的发电站被攻克的话，地球是不是就不需要其它能源来发电了。
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