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这听起来像是科幻小说：漂浮在太空中的巨型太阳能发电站向地球发射了大量的能量。在很长一段时间里，这个概念：最早是由俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基(Konstantin Tsiolkovsky)在20世纪20年代提出的，主要是对作家有所启发。然而，一个世纪后，科学家们在将这一概念变成现实方面取得了巨大的进步。欧洲航天局已经意识到了这些努力的潜力，现在正寻求为这些项目提供资金，并预测我们将从太空获得的第一个工业资源是“光束能量”。气候变化是我们这个时代最大的挑战，因此事关重大。从全球气温上升到天气模式的转变，气候变化的影响已经在全球范围内感受到了。克服这一挑战需要从根本上改变我们生产和消费能源的方式。
近年来，可再生能源技术发展迅猛，效率提高，成本降低。但是，吸收它们的一个主要障碍是它们不能提供持续的能源供应。风电场和太阳能发电场只有在刮风或阳光明媚的时候才能产生能量，但我们每天都需要全天候的电力。归根结底，在我们转向可再生能源之前，我们需要一种大规模储存能源的方法。绕过这一问题的一种可能方法是在太空中产生太阳能。这样做有很多好处。天基太阳能发电站可以一天24小时绕轨道面对太阳。地球的大气层也会吸收和反射一些太阳光，因此大气层上方的太阳能电池会接收更多的阳光，产生更多的能量。
但需要克服的关键挑战之一是如何组装、发射和部署如此大型的建筑。一个太阳能发电站的面积可能要达到10平方公里--相当于1400个足球场。使用轻质材料也将是至关重要的，因为最大的费用将是用火箭将空间站发射到太空的成本。 一种建议的解决方案是开发一批数千颗较小的卫星，这些卫星将聚集在一起，并配置成一个单一的大型太阳能发电机。2017年，加州理工学院(California Institute Of Technology)的研究人员概述了一个模块化发电站的设计，该发电站由数千块超轻型太阳能电池瓦组成。他们还展示了一块每平方米仅重280克的瓷砖原型，与卡片的重量相似。
最近，3D打印等制造业的发展也在考虑这一应用。在利物浦大学，我们正在探索将超轻型太阳能电池打印到太阳帆上的新制造技术。太阳帆是一种可折叠、重量轻、反射率高的薄膜，能够利用太阳辐射压力的效应，在没有燃料的情况下推动航天器前进。我们正在探索如何在太阳帆结构上嵌入太阳能电池，以创建大型的、无燃料的太阳能发电站。
这些方法将使我们能够在太空中建造发电站。事实上，有朝一日，在太空中制造和部署国际空间站或未来绕月运行的月球门户站的装置是可能的。事实上，这样的装置可以帮助在月球上提供电力。可能性还不止于此。虽然我们目前依赖来自地球的材料来建造发电站，但科学家们也在考虑利用来自太空的资源来制造，比如在月球上发现的材料。另一个重大挑战将是将电力传输回地球。该计划是将太阳能电池中的电能转化为能量波，并利用电磁场将其向下传输到地球表面的天线上。然后，天线会将电波转换回电能。由日本宇宙航空研究开发机构领导的研究人员已经开发了设计，并演示了一种应该能够做到这一点的轨道器系统。
在这一领域还有很多工作要做，但目标是在未来几十年内，太空太阳能发电站将成为现实。中国的研究人员设计了一个名为欧米茄(Omega)的系统，他们的目标是在2050年之前投入使用。该系统应该能够在峰值性能下向地球电网提供2千兆瓦的电力，这是一个巨大的数字。要利用地球上的太阳能电池板生产如此多的电力，你需要600多万块太阳能电池板。
