軌道太陽能：太空中的太陽能發電站

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  量子運行遠見
• 2023 年 3 月 20 日

對環境可持續性的日益關注增加了人們對尋找可再生能源的興趣。 太陽能和風力發電系統已成為流行的選擇； 然而，它們對大量土地和最佳條件的依賴限制了它們作為唯一能源的有效性。 另一種解決方案是在太空中收集陽光，這可以提供穩定的能源，而不受土地和天氣條件的限制。

軌道太陽能發電背景

地球靜止軌道上的軌道太陽能發電站有潛力在其整個運行壽命期間提供恆定的 24/7 太陽能源。 該站將通過太陽能產生能量，並使用電磁波將其傳輸回地球。 英國政府設定了到 2035 年建立第一個此類系統的目標，並正在考慮使用 Space X 的可重複使用火箭技術來實現該項目。

中國已經開始嘗試通過電磁波進行遠距離輸電。 與此同時，日本航天局 JAXA 制定了一項計劃，其中包括使用自由浮動的鏡子來聚焦陽光，並通過 1 億根天線和微波技術將能量傳輸到地球。 然而，人們擔心英國使用的高頻電力傳輸無線電波束將如何影響依賴無線電波的地面通信和交通控制操作。

軌道電站的實施有助於減少排放和降低能源成本，但也有人擔心其建設費用以及建設和維護過程中可能產生的排放。 此外，正如日本宇宙航空研究開發機構指出的那樣，協調天線以獲得聚焦波束也是一項重大挑戰。 微波與等離子體的相互作用還需要進一步研究才能充分理解其影響。 

破壞性影響 

太陽能空間站可以減少全球對化石燃料發電的依賴，從而有可能大幅減少排放。 此外，這些行動的成功可以增加公共和私營部門對太空旅行技術的資助。 然而，依賴單個或多個軌道發電站也會增加與系統或組件故障相關的風險。 

軌道電站的維修和維護可能需要使用機器人，因為人類在惡劣的太空條件下執行維護任務既困難又成本高昂。 進行維修所需的更換零件、材料和勞動力的成本也是需要考慮的重要因素。

如果系統出現故障，後果可能是深遠而重大的。 修復這些太空發電站並將其恢復到全面運行能力的成本將會很高，而且停電可能會導致整個地區暫時出現陸地能源短缺。 因此，通過對組件進行徹底的測試和鑑定，以及實施強大的監控和維護程序來檢測和主動解決潛在問題，確保此類系統的穩定性和可靠性至關重要。

軌道太陽能的影響

軌道太陽能的更廣泛影響可能包括：

• 使用此類電站的國家能源生產自給自足。
• 更廣泛地獲得電力，特別是在農村和偏遠地區，這可以改善生活質量並促進社會發展。
• 降低與能源生產和分配相關的成本，從而減少貧困並促進經濟增長。
• 軌道太陽能的發展帶來了空間技術的互補進步，並在工程、研究和製造領域創造了新的高科技就業崗位。
• 清潔能源工作崗位的增加導致傳統化石燃料崗位的轉變，可能導致失業以及需要再培訓和勞動力發展。
• 各國之間的合作與協作不斷加強，該領域技術進步的競爭也日益激烈。
• 軌道太陽能的實施導致圍繞空間使用和衛星部署制定新的法規和法律，並可能導致新的國際協議和條約。
• 更多的土地可用於住宅、商業和農業用途。

需要考慮的問題

• 各國如何更好地合作支持此類可再生能源舉措？
• 該領域的潛在公司如何減少空間碎片和其他可能的問題？