这样的举措将需要比目前的太空运输能力增加 200 倍 。
上图：天基太阳能涉及从地球轨道收集阳光 ， 然后将其发射到需要它的表面 。
欧洲航天局（European Space Agency）负责人本周表示 ， 欧洲正在认真考虑发展太空太阳能 ， 以提高其能源独立性 ， 减少温室气体排放 。
欧洲航天局是一个由22个成员国组成的政府间组织 ， 该局总干事约瑟夫·阿施巴赫（Josef Aschbacher）说：“欧洲、欧空局及其成员国将推动技术的发展 ， 以解决地球上这一代人最紧迫的问题之一 。 ”
此前 ， 航天局委托英国和德国的咨询集团进行研究 ， 以评估发展天基太阳能的成本和效益 。 欧空局本周公布了这些研究 ， 以便向欧洲的决策者提供技术和规划方面的信息 。
欧空局总干事约瑟夫·阿施巴赫一直致力于在欧洲范围内为来自太空的太阳能提供支持 ， 将其作为能源脱碳的关键 ， 并将于11月向欧空局理事会提交他的 Solaris 计划 。 该理事会为欧空局确定优先事项和资金 。 根据约瑟夫·阿施巴赫的计划 ， 太阳能发电系统的开发将于2025年开始 。
在概念上 ， 天基太阳能相当简单 。 在地球大气层上方运行的卫星收集太阳能 ， 并将其转化为电流；然后这些能量通过微波传回地球 ， 由光伏电池或天线捕获 ， 并转化为电力供住宅或工业使用 。 从太空而不是在地面收集太阳能的主要好处是 ， 没有夜晚或云层干扰收集；并且太阳的入射率也远高于欧洲大陆的北纬地区 。
Solaris 计划
这两份咨询报告讨论了启动天基电力系统联网所需的技术发展和资金 。 欧洲目前每年消耗约3000太瓦时的电力 ， 报告描述了地球静止轨道上的大型设施 ， 可以满足大约四分之一到三分之一的需求 。 开发和部署这些系统将耗资数千亿欧元 。
为什么需要这么多钱？因为要促进天基太阳能发电 ， 需要几十颗巨大的、收集阳光的卫星组成的星座 ， 这些卫星距离地球3.6万公里 。 这些卫星中的每一颗都将比国际空间站的质量大 10 倍或更多 ， 国际空间站重达 450 公吨 ， 需要十多年才能在低地球轨道上组装 。 而发射这些卫星的组件 ， 最终需要数百甚至数千次重型火箭发射 。
英国 Frazer-Nash 公司的这份报告甚至包括了SpaceX的猎鹰重型火箭的照片和星际飞船运载火箭的示意图 。 报告还指出 ， 启动天基太阳能发电计划的启动 ， 可能会刺激欧洲为此目的开发完全可重复利用的超重型运载火箭 。 最重要的是 ， 发射需求将是巨大的 。
Frazer-Nash 公司的报告称：“使用像 SpaceX 的星际飞船这样的近期太空提升能力 ， 以及目前的发射限制 ， 将一颗卫星送入轨道将需要4到6年的时间 。 提供足够数量的卫星 ， 以满足 SBSP 在2050年对能源结构所能做出的最大贡献 ， 将需要在目前空间提升能力的基础上增加200倍 。 ”
问题和缺点
尽管天基太阳能的概念很诱人 ， 但它也不乏批评者 。 埃隆·马斯克（Elon Musk）就是批评者之一 ， 人们可能认为他会支持一项基于太空并提供太阳能的技术 ， 但臭名昭著的是 ， 他对这项技术完全不屑一顾 。
“这是有史以来最愚蠢的事情 ， ”几年前他说 。“如果有人喜欢太空太阳能 ， 那应该是我 。 我有一家火箭公司 ， 还有一家太阳能公司 。 我真的应该去做 。 但很明显这是行不通的 。 这肯定比地球上有太阳能电池板要好 。 有了轨道上的太阳能电池板 ， 你得到了两倍的太阳能 ， 但你必须做双重转换：光子到电子再到光子 ， 再回到电子 。 你的转换效率是多少？即使是达到50% ， 你也会经历一段非常艰难的时期 。 所以就把太阳能电池放在地球上吧 。 ”
在此问题上 ， 马斯克并不孤单 。 在一项在线分析中 ， 物理学家凯西·汉德默（Casey Handmer）概述了四个方面的成本 ， 将使天基太阳能发电变得异常昂贵：传输损耗、热损耗、物流成本和空间技术损失 。 根据汉德默的估计 ， 天基太阳能发电比陆基能源 ， 至少要贵“三个数量级” 。
物理学家凯西·汉德默补充道：“我还可以进一步放宽假设 。 假设 ， 可以保证百分之百的传输效率 ， 10美元/公斤的轨道发射成本 ， 完整的开发和采购成本均等 ， 以及地球上严重的土地短缺 。 即使到那时 ， 太空太阳能仍然无法与之竞争 。 甚至 ， 可以提供一种后稀缺时代的全自动豪华共享太空经济 ， 使用自我复制的机器人将小行星加工成太阳能电池板 ， 即使那样 ， 人们仍然会喜欢在屋顶上安装太阳能电池板 。 ”
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