[科普中国]-卫星太阳能电站

提出

1968年，美国科学家彼得·格拉舍在文章中对卫星太阳能电站的设计提出了以下原则：

运行轨道应保证接受面能始终对准太阳，传输装置能把能量向任何希望点发射；光电转换元件应能达到最大的理论效率；传输装置能将电能转换后送回地面，而传输频率满足大气吸收量最小；地球接受器能够以需要的能量密度接收，并且能够传输到用户那里。

他选择的是地球同步轨道，并且为保证24小时工作，应当在同步轨道上布置两个卫星太阳能电站。光电转换元件选择比较成熟的硅光电池，其理论上的，并把太阳能转化成电能供地球使用。

组成空间太阳能电站包括三个部分:主要由太阳电池组成的大面积的太阳能收集器、人造卫星上的微波夭线以及地面上用来收集能量的天线。1

优点在宇宙空间利用太阳能具有比在地球表面利用太阳能更优越的条件。这一想法被认为是一种极大的创新。

1、由于地球的自转，地球表面一天中将近一半时间无法充分利用太阳能，而宇宙空间则基本上没有白天黑夜之分。

2、太阳光穿过大气层到达地球表面时，其辐射强度已经大大减弱，到达地面的阳光，又有相当一部分被反射回去。据计算，在宇宙寮间接收的太阳能要比在地球上至少多4倍以上。

3、在太空建电站不像在地球那样会受到纬度、地理环境、云层等客观因素的影响，这也是太空电站的优势之一。

4、宇宙空间接近真空状态，并且温度非常低，这样可以大大延长太阳电池以及辅助设备在宇宙空间的工作寿命。况且太空电站无需蓄能设备就可以源源不断地向地球输送电能，如果在太空中建起足够数量的卫星太阳能电站，地球的环境将不会再受到如此大的污染和破坏。2

研究现状早在20世纪70年代美国航天局就曾耗资2000多万美元进行可行性研究。后来日本、前苏联和欧洲一些国家都进行了研究。目前，已经有一些国家提出了设计方案。

设计方案在地球同步轨道上建立大型卫星发电站。在这个轨道上，卫星绕地球飞行一圈的时间正好与地球自转一周的时间相同，可以用它把收集到的太阳能转换成电能，再通过微波发生器24小时不停地传给地面接收站。

将太阳电池得到的直流电转换成为微波，通过卫星上的天线将微波送到地面。

在地面上使用硅整流二极管天线接收微波，并将之直接转换成直流电。(硅整流二极管天线是利用硅肖特基势垒二极管串并联连接起来的作用，并要求各偶极串的长度及配置间隔与微波的波长相吻合，这样就能把直接经过全波整流的直流输出在馈线导体部分取出。采用这种硅整流二极管天线接受微波的效果甚佳，可以达90%以上)。2

意义经过大量研究，得出的结果是乐观的。无论是通过大型太阳能电池，还是利用地面上常见的发电机，都是有可能在太空建造的。电能在传回地球之前，先转化成微波，然后向地球发射；地面再将微波能转化成电能。建造大型卫星太阳能电站并不存在很大的技术问题，只是初期建设成本很高，建成以后的运行成本很低。这一设想，无疑对于解决地球能源危机问题提供了一个新的思路。

利用太阳能。代表着2飞世纪能源科学发展的方向，尽管今间太阳能电站的研究离人类实际应用还有·定距离，但这创新的构想一定程度上也标志着人们大规模开发太阳能资源的开始。2