最近的測試證明,利用現(xiàn)有技術,理論上可以從低軌道衛(wèi)星向地球發(fā)射太陽能。如果得以實施,該方法可以解決傳統(tǒng)太陽能電池板的若干缺陷,在占用最小空間的同時,提供持續(xù)的可再生能源。
日本太空系統(tǒng)公司(JSS)的研究人員最近成功將高速飛行的噴氣式飛機的能量無線傳輸?shù)降孛嫣炀€。這項成功的實驗證實了多種工具的可行性,這些工具最終可能將太陽能從太空傳輸?shù)降厍颉?/p>
與地面太陽能發(fā)電場相比,將能量發(fā)射到地面的低軌道太陽能電池板具有多重優(yōu)勢。由于沒有地球大氣層的干擾,它們可以收集到數(shù)倍于地面的能量。這些太陽能電池板陣列將以微波的形式向地球輸送電力,微波在穿過大氣層時僅損失5%的能量。
此外,保持適當?shù)能壍滥軌蚴固柲茉谝归g傳輸,確保不間斷的全天候供應。科學家推測,來自太空的太陽能可以補充各種陸地和空中交通工具所需的能源,從而進一步減少碳排放。地面接收器的覆蓋范圍也比典型的太陽能或風力發(fā)電場小得多。
然而,這其中仍然存在一些障礙。在微波輻射的轉換過程中,大量的能量會損失。此外,所有人造衛(wèi)星都必須應對微隕石以及可能產生的太空垃圾。一些人還推測,軌道微波發(fā)射器可能成為大規(guī)模殺傷性武器。
JSS 早期實驗證實了無線電力傳輸距離為 30 至 100 米,而最新測試則在 5 公里(3.1 英里)外的快速移動物體上取得了圓滿成功。科學家們駕駛一架小型噴氣式飛機飛越天線陣列,并從多個角度測量了能量接收情況,證明了其能夠快速準確地改變微波傳輸方向的能力。
微波傳輸利用量子干涉效應,使來自多個源頭的波同時反射,從而抵消除沿特定方向傳播的波之外的所有波。這一概念類似于在水體中多個點上濺起波浪,形成相互補充的強波區(qū),并平息波相互抵消的區(qū)域。
JSS 的最終計劃是從距離地球 36,000 公里(22,369 英里)的軌道衛(wèi)星發(fā)射能量。加州理工學院的研究人員于 2023 年完成了一項類似的實驗。該校的微波陣列低軌道電力傳輸實驗 (MPRTL) 從低地球軌道發(fā)射的能量足以為地面上的兩盞 LED 燈供電。去年,加州一家初創(chuàng)公司提議出售利用配備鏡子的衛(wèi)星陣列從太空發(fā)射的太陽能。