日本政府2015年1月制定的“宇宙基本計(jì)劃”中，包含了一項(xiàng)要推進(jìn)研發(fā)的“未來(lái)技術(shù)”。那就是使太陽(yáng)能電池板漂浮在宇宙空間，將所發(fā)電力輸送到地面的“宇宙光伏發(fā)電系統(tǒng)”。
這項(xiàng)研究目前還面臨著許多有待解決的技術(shù)課題，目前預(yù)計(jì)的開(kāi)發(fā)費(fèi)用將超過(guò)1～2萬(wàn)億日元。據(jù)稱最快2040年實(shí)現(xiàn)。雖然路途艱難，但實(shí)用化，就能改變整個(gè)世界的能源產(chǎn)業(yè)。
所謂宇宙光伏發(fā)電，是要在3.6萬(wàn)公里高空的同步衛(wèi)星軌道設(shè)置上專用衛(wèi)星，在宇宙空間利用太陽(yáng)能發(fā)電，再把電能轉(zhuǎn)換為電波，輸送到地球。最后在地面的受電基地再恢復(fù)成電能。
在沒(méi)有云層遮擋的宇宙空間，可以不間斷地穩(wěn)定發(fā)電，因此與地面的光伏發(fā)電相比，發(fā)電效率約是后者的10倍。而且，向地面的受電基地定點(diǎn)供電的方式也具有較大的優(yōu)勢(shì)。只要建設(shè)好受電基地，即便是深山、海上等交通不便的場(chǎng)所，也可以大量供應(yīng)發(fā)電過(guò)程碳排放為零的清潔電力。
而且，在宇宙空間生產(chǎn)的無(wú)窮的電能，還可以從日本擁有的衛(wèi)星，輸送給其他國(guó)家。讓沒(méi)有資源的日本轉(zhuǎn)型為能源出口國(guó)，也不再只是夢(mèng)想了。
美國(guó)凍結(jié)開(kāi)發(fā)計(jì)劃，日本一馬當(dāng)先
宇宙光伏發(fā)電的方案是在1968年由美國(guó)的PeterGlaser博士提出的。之后一直以美國(guó)宇航局（NASA）為中心推進(jìn)研發(fā)。但現(xiàn)在，出于財(cái)政等原因，NASA的開(kāi)發(fā)計(jì)劃遭到了凍結(jié)。部分民營(yíng)企業(yè)雖然也在繼續(xù)進(jìn)行研究，但沒(méi)有取得突出的成果。
于是，從1980年代開(kāi)始參與研發(fā)的日本沖到了領(lǐng)跑的位置。文部科學(xué)省等管轄的日本宇宙航空研發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省下屬的宇宙系統(tǒng)開(kāi)發(fā)利用推進(jìn)機(jī)構(gòu)合作，正在聯(lián)手開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)技術(shù)。
宇宙系統(tǒng)開(kāi)發(fā)利用推進(jìn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)部擔(dān)當(dāng)部長(zhǎng)中村修治自豪地說(shuō)：“還在繼續(xù)開(kāi)展研發(fā)的國(guó)家只有日本。我們引領(lǐng)著世界。”
宇宙光伏發(fā)電系統(tǒng)如上圖所示，大致分三個(gè)階段。
首先是設(shè)置在宇宙空間的衛(wèi)星利用太陽(yáng)能發(fā)電，將電能轉(zhuǎn)換成微波或者激光。這是第一階段。接下來(lái)是準(zhǔn)確向地面輸送電波。最后利用地面的天線接收電波，重新復(fù)原成電能。
其中最大的課題是衛(wèi)星。使用過(guò)去研發(fā)的主流--微波作為供電方式時(shí)，設(shè)置在宇宙空間的發(fā)電衛(wèi)星的成本非常高昂。
利用宇宙太陽(yáng)能生產(chǎn)1座核電站的發(fā)電量，即100萬(wàn)千瓦，必須在宇宙空間內(nèi)，鋪設(shè)約2公里見(jiàn)方的太陽(yáng)能電池。如果達(dá)不到這樣的面積，從宇宙空間到地面，在3.6萬(wàn)公里的供電過(guò)程中，電波將會(huì)擴(kuò)散。使用上面提到的太陽(yáng)能電池時(shí)，在地面上也需要設(shè)置直徑約為4公里的受電天線。
由于需要的衛(wèi)星體型巨大，發(fā)射成本自然也是巨大。
以發(fā)電量為100萬(wàn)千瓦計(jì)算，資材的重量約為1.5萬(wàn)噸。即使每次能夠發(fā)射50噸，也要發(fā)射300次。因此，資材的運(yùn)輸不能使用一次性火箭，必須將航天飛機(jī)等可以重復(fù)使用的太空飛機(jī)實(shí)用化。在此前提下估算，整體的成本至少需要1～2萬(wàn)億日元以上，“考慮到利潤(rùn)，以現(xiàn)在的技術(shù)還難以實(shí)現(xiàn)”（JAXA工作人員）。
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