太阳能助力航天事业“雪崩效应”不容忽视

9月23日，美国一颗相当于大巴车体积的失控卫星，与地球进行了亲密接触，引起全球恐慌。时隔6天，中国的“天宫一号被精准送入到预定轨道。众所周知，飞船、卫星等航天器在太空中飞行主要依靠电池提供动力，而这个电力供给主要来自太阳能电池帆翼。

　　为什么要开发太空太阳能电力？

　　据计算，太阳向地球表面辐射的能量非常巨大，每平方米可接收1336瓦的能量，而由于受到地球大气云层的反射和吸收，中微小悬浮颗粒的散射，不同的季节和昼夜更替等因素影响，落到地表的太阳光能量每平方米只有125瓦至375瓦。

　　大气云层对太阳光的反射和吸收

　　如果将太阳能电池板发射到空中，并组建成空间电站。那样，电池板在所有的时间里都能接收来自太阳的辐射，提高了电站的利用效率，从而降低了光伏发电的成本。因为当今地面太阳能电站备受诟病的其中一个原因就是发电成本昂贵。

　　四十多年前，美国科学家彼得·格拉瑟提出了这种“太空太阳能电站的设想，乍听起来，很有些小说中的科幻景象。但经过美国国家宇航局随后几十年的探索、分析和，2007年10月，美国国家安全太空办公室悄然推出了一份建造太空电站可行性研究的中期评估报告，该评估报告的关键点在于其“可行性,难道那个看似天方夜谭的想法如今真的要成为现实了？

　　进入21世纪，太阳能光伏产业得到迅猛发展，科学家建议将之前提出的建设“太空太阳能电站的构想付诸实际，测算显示这样一个电站的面积将达几平方公里。

　　太阳能太空电站的工作原理

　　据了解，“天宫一号空间实验室应用了折叠式砷化镓太阳能电池板，共计5片，可供实验室内部的设备正常运转。而太空电站的原理与“天宫一号太阳能电池的工作原理相比，技术上要复杂得多。设计原理为将其放置在地球同步轨道上，随地球同步自转，通过安装在太阳能电池板上的微波转换器，将太阳能电池获取的电力转换成选定频率的微波束，径直传向地球表面上的网格整流天线接收器，再将其转换成电能。

　　实验证明，频率为5.8千兆赫的微波转换器在将直流电转变为射频的过程中，其转换效率可达到80%以上；与之对应，地面上的整流天线（将射频微波转化为电能）转换效率也能高于80%,这一关键技术为太空电站的基础设施建设取得实质性进展提供了重要的技术保证。

　　不过巨大的能量转换过程会不会伤及人类、飞机和卫星呢？实验证明波长为12.24厘米的电磁波可以轻松穿透地球大气层，只要强度适当，对生命体不会有伤害。