太空光伏电站：解决太空垃圾问题的新突破

太空没有大气层的阻隔、没有气象的影响、没有四季的变化、没有昼夜的区别、没有灰尘，可以24h持续不断地接收阳光，不用考虑能量储存。太空中，接收到的太阳光日辐射能量是地球上的8～10倍，接收到的太阳辐射能量密度是地面上的1.4倍（太空的辐射能量密度是1367W／m²，即太阳常数），太空的土地是免费的，且很大很大。因此，进行太空光伏电站的建设是人类能源发展计划的必然。

1.太空技术优势

太空的独特天然条件，带来一系列的技术优势：

1）可在太空制造电池。太空真空条件可进行大面积的薄膜电池制造，可方便地使用蒸发法、喷镀法。在35800km同步轨道，真空度可达10^－13Torr，用卷到卷工艺，10～20km²的巨型太阳电池可以一次制造出来。

2）可采用无线通信和光通信。

3）超导母线连接，不再采用地面上的YJV₂₂电缆线。

4）无人管理。(www.xing528.com)

5）不需考虑电池支架机械强度的影响。

6）无氧化引起的材料性能衰退。

2.太空发电原理

在地面上将太空所需材料及设备备齐，材料包括电池基体（电池衬底）、电池材料（塑料瓶装气体）、电池喷射设备、电池支架、电池板展开机械手、磁控管系统、测控系统及微调装置、防治太空垃圾装置、工作站等，由这些材料及设备组建成太空电站卫星，巨型电池板在太空中制造（地面无法造就大面积高真空的空间），电池比功率在2500W／kg以上。用大型太空飞船将这些材料及设备源源不断地运往35800km同步轨道上。由宇航工人在太空制造、安装电池板，安装组成一组组5kW独立的小阵列，各独立的小阵列通过各自独立的高频磁控管组件（2450MHz）及发射天线，将直流电转换成微波，转换效率在85％左右，发射天线将微波发射到建在沙漠地区的地面接收站，尽管路途遥远，但太空是真空状态，所以微波传送过程中能量损失很小，损失率在8％左右。因我国不在赤道线上，因此，地面接收站不可能建在赤道线上。地面接收站要与太空发射点对齐，经过测控系统检测，保证接收率在98％以上，正确无误后才可发射微波。到达地面的微波能量密度为230W／m²，电波法规定能量密度最高为850W／m²，对人畜没有危害。地面整流接收天线直接将接收到的微波转换成直流电，经汇流箱、直流柜、逆变器，转为交流电，升压后送到电网，由电网送到广大用户。该电源24h不停顿、不衰减、质量稳定。太空电站卫星配有微调装置，用来调整其他天体的引力造成该电站卫星的漂移。太空电站卫星配有防治太空垃圾装置，驱除及捕获太空垃圾。太空垃圾由地面监控。太空系统的要求：重量轻、可靠性极高、体积小、寿命长、效率高、有经济价值。

太空电站卫星由四大部分构成：太空发电传送系统、地面接收系统、测控系统、地面输送。作为一个工程时，还要加上运输工具和发射、安装、调试步骤。

因太空发电是我国终将进入的领域，因此对太空发电作一个包括基础知识在内的、全面的介绍。