纵览网丨逐梦太空：解锁空间太阳能电站奥秘，探寻能源新未来

在距离地球3.6万公里的同步轨道，数不清的太阳能板，以面积几平方公里的大型光伏阵列，或者聚光式收集器等设计结构，贪婪地吮吸太阳光芒。几乎取之不尽用之不竭的电能，以微波传输/激光输送的方式，跨越3.6万公里的距离，输送到地表。这不是科幻小说场景，而是现实中，各主要航天工业强国，正在进行的空间太阳能电站计划。

地球上有石油煤炭天然气，有一望无际的大海带来海风，吹动风力发电机，也有面积广袤的沙漠荒漠，可以布置太阳能光伏板，还有数不清的江河，携带着大量水能，驱动水力发电大坝。我们为何还要“费力不讨好”，登上太空去搞空间太阳能？

原因其实很简单，从原始时代的树木，到后来的煤炭、石油、天然气等等。几千年来，人类社会的发展，总是无法摆脱能源短缺的束缚。二氧化碳变面粉需要海量能源，单位产量几十倍于一般农田的立体农场，也需要大量电力。而树木煤炭石油等传统能源，从无限远的时间来看，并非无限。

目前可以常规开采的石油，最多也就能撑150年，煤炭则是大概会在最晚200年后，消耗殆尽。不考虑成本和环境破坏，向地底进发，人类还能得到足以使用3000年的页岩油。再加上至少还能用至少50年的已知天然气，传统能源的极限，也就到此为止了。以上估计，基于可预见的50到100年里，人类能源消耗总体不变的情况。考虑到人工智能技术革命，引发的电量需求激增，以及现在第三国家正在快速发展，煤炭石油天然气等难以再生资源，枯竭的速度，会比预想的快得多。

当然我们还有清洁能源作为备份。完全开发亚马逊河的水能，可以获得25.7万亿千瓦的电，差不多够全人类用一年。还有，经常被拿出来分析的新疆太阳能板计划，44.06万平方公里的沙漠，全铺上转换效率20%的太阳能板，每年可发电284万亿千瓦，相当全世界9年的总用电量。

风能存在稳定性、环境影响问题，太阳能也有制造污染和晴天依赖，水能的生态破坏更是难以逆转。最主要的是，地球上容易开发利用的光、水、风，远没有想象的那么多。我们需要能源，更需要廉价能源。空间太阳能站，看上去技术遥远，工程搭建成本非常高昂。实际上，相比还未实现0到1突破的可控核聚变，其发展前景很大。

相比地球上，需要尽可能寻找人烟稀少之处的光伏阵列。空间太阳能选址限制小，3.6万公里高度以上可以无动力部署，3.6万公里以下，定期补充少量资源也能维持轨道。若全部在赤道轨道上空搭建，以1公里宽度部署一圈，不仅能让地球降温0.2到2摄氏度，对抗全球变暖，改善地球环境，每年还能提供40倍于当前全球发电量的总电量。全球81.9亿人，全部按照美国人均用电量用电，一个宽100米的环赤道矩阵，就足以满足需求。

空间太阳能电站的另一大优点，则是太阳能板寿命更长。很诧异吧，随着空间抗辐射技术的不断进步，即便太空环境如此极端，太阳能板的使用寿命，在将来依然能实现高于地表。光伏板在地面装配，理想状态下，25年后透光率至少下降10%，而太空光伏板，透光率几乎没有变化。造成这种差距的原因，是地表光伏板，长期受到氧气、水分、盐分的腐蚀氧化，风沙灰尘对光伏板表面，也会形成严重的机械损伤。日积月累，反而导致地表的光伏阵列，寿命远不如空间太阳能阵列。

除了使用寿命更高，空间太阳能站输电也很灵活，不需要特高压输电系统，通过指向性的微波或激光电能传输方式，只要用电地有接收站，没有夜晚的空间太阳能站，随时都能向目标地供电。不过，空间太阳能站，想要商业化使用，怎么也得实现每度0.2元的电价，而这需要两项技术的助力。

第一个是碳纳米管薄膜技术，中国航天科技集团是该领域的领军者，通过引入新技术，光伏板的密度，将来有望降到每平方米100克。第二个则是可回收火箭，根据计算，新型可回收火箭的发射成本，至少需要降低到大概每公斤800元左右。

猎鹰9号目前复用成本是2000美元/公斤，长征十号甲目前是1500美元/公斤，而星舰的初期规划，为复用运输成本每公斤200美元，这已经非常接近空间太阳能电站，太空组网实现0.2元/度电价，所需的轨道运力成本。将来通过使用更廉价的不锈钢、3D打印火箭发动机引擎，乃至实现500次以上的硬件复用，100美元/公斤，助力人类建设大规模的空间太阳能站，提供廉价能源，并非遥不可及的梦想，就请拭目以待吧。