轨道太阳能：太空中的太阳能发电站

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  量子运行远见
• 2023 年 3 月 20 日

对环境可持续性的日益关注增加了寻找可再生能源的兴趣。 太阳能和风能系统已成为流行的选择； 然而，它们对大片土地和最佳条件的依赖限制了它们作为唯一能源的有效性。 另一种解决方案是在太空中收集阳光，这可以提供稳定的能源，而不受土地和天气条件的限制。

轨道太阳能背景

地球静止轨道上的轨道太阳能发电站有可能在其整个运行寿命期间提供恒定的 24/7 太阳能来源。 该站将通过太阳能产生能量，并使用电磁波将其传输回地球。 英国政府设定了到 2035 年建立第一个此类系统的目标，并正在考虑使用 Space X 的可重复使用火箭技术使该项目成为现实。

中国已经开始试验通过电磁波进行远距离输电。 与此同时，日本宇宙航空研究开发机构 JAXA 制定了一项计划，其中涉及自由漂浮的镜子以聚焦阳光并通过 1 亿个天线和微波技术将能量引导至地球。 然而，人们担心英国使用的高频电力传输无线电波束将如何影响依赖无线电波的地面通信和交通控制操作。

轨道电站的实施有助于减少排放和降低能源成本，但也有人担心其建设费用以及建设和维护过程中产生的潜在排放。 此外，正如 JAXA 指出的那样，协调天线以使其具有聚焦波束也是一项重大挑战。 微波与等离子体的相互作用也需要进一步研究以充分理解其含义。 

破坏性影响 

太阳能空间站可以减少全球对化石燃料发电的依赖，从而有可能显着减少排放。 此外，这些行动的成功可以增加公共和私营部门对太空旅行技术的资助。 然而，依赖单个或多个轨道电站也会增加与系统或组件故障相关的风险。 

轨道电站的维修和维护可能需要使用机器人，因为人类在恶劣的太空条件下执行维护任务既困难又成本高昂。 进行维修所需的更换零件、材料和人工成本也是需要考虑的重要因素。

如果系统出现故障，后果可能是深远和重大的。 修复这些太空发电站并将其恢复到全部运行能力的成本很高，而且电力损失可能导致整个地区暂时的地面能源短缺。 因此，通过对组件进行全面测试和鉴定，以及实施强大的监控和维护程序来检测并主动解决潜在问题，确保此类系统的稳定性和可靠性至关重要。

轨道太阳能的影响

轨道太阳能的更广泛影响可能包括：

• 使用此类电站的国家的能源生产自给自足。
• 更广泛地获得电力，特别是在农村和偏远地区，这可以改善生活质量并促进社会发展。
• 降低与能源生产和分配相关的成本，从而减少贫困并促进经济增长。
• 轨道太阳能的发展导致空间技术的互补进步，并在工程、研究和制造领域创造新的高科技工作岗位。
• 清洁能源工作的增加导致传统化石燃料角色的转变，可能导致失业以及再培训和劳动力发展的需要。
• 各国之间的合作与协作增加，以及该领域技术进步的竞争加剧。
• 轨道太阳能的实施导致围绕空间使用和卫星部署制定新的法规和法律，可能导致新的国际协定和条约的产生。
• 用于住宅、商业和农业用途的土地供应量增加。

需要考虑的问题

• 各国如何更好地合作以支持此类可再生能源倡议？
• 该领域的潜在公司如何减少空间碎片和其他可能出现的问题？