太空发电的背景、发展，现存问题

【专家解说】：太空发电不是什么新鲜事，早年为了空间飞行器供电已经研究了很久了，作为往地面输电的太空发电厂也有设想久已，但到目前为止还没有计划在太空建立真正的发电厂。 其原因很简单，太空发电厂大规模发输配电的技术问题、安全问题、成本问题，目前还有很多没有解决。 发电： 不包括专用于远航飞行器供电的核电池，一般的原理有两种：太空太阳能发电、太空电离层发电。 太空太阳能发电是最容易想象的了，卫星上也普遍采用了太阳能电池供电，使得太空太阳能发电有不错的应用基础。 但是专用于发电的太阳能系统有别于卫星供电的小功率太阳能系统，首先是输送物质到太空的成本非常高，必须尽量提高电池的效率。目前应用的太阳能电池效率在10%左右，这个不是大问题，重要的是，它的运行极限温度可以高达125度，尽管每升高一摄氏度效率下降0.045%，但单位面积的电池输出功率仍然是提高的，这就降低了输送到太空的部件总重量。这样如何轻便的聚焦太阳光就是一个重要的问题。目前已经试验成功的是采用空气薄膜透镜原理，即采用塑料薄膜做成透镜形状，在输送途中是压缩的，在太空中展开时充入低压空气，即可形成透镜形状，将太阳光聚焦到光伏电池表面，即可发电。 另外一种则是富有想象力的电离层发电了。地球受太阳高能粒子辐射的影响，在地球表面80公里以上形成一个电离层，不同高度的电离层有明显的电压差，电离层发电就是利用这个电压差工作，这样的发电机如同一个拖着长尾巴的卫星，从电离层不同的高度采集电荷。 这些试验NASA都已经尝试过了，长尾巴卫星因为技术问题，尾巴释放长度不够而失败了，空气薄膜透镜则获得圆满的成功。 解决了发电难题就该轮到输电问题了 目前可行的太空输电只有一个办法就是微波输电，采用安全的微波密度，即使只有1kW/m^2，只需要1平方公里的地面天线就可以输出将近100W千瓦的功率，相当于一个大型发电厂了。微波输电已经在大气层内小规模试验成功了，美国曾经利用微波给城市通讯转播无人机输电。1kW/m^2的功率密度和太阳能差不多，但是微波的转换效率却不是太阳能电池可比拟的。尽管可以选择对人体安全的微波频率、功率密度，以及其他安全金属，但微波对人体的潜在伤害导致的心理抗拒，却不是技术能解决的，因为没有人愿意成为微波炉中的烤鸡——哪怕只是心理上的。 太空发电在可以预见的时间内前途不太好，成本是一个重要的障碍，其次是维护与安装非常困难，这都源于目前将物质输送到太空的成本还太高，再者是安全问题难以全面解决，微波波束偏离后，可不象在地面上可以有人员方便的快速处置。 最重要的，地面技术系统的竞争力在不断的改进，即使不要石油煤炭核能，即使以现在的清洁能源技术，只要投入足够的资金，仅仅是风能、太阳能（地面系统）、生物质能、水力发电等，都足以满足人类能源的需求，更何况节能技术的推广还有巨大的潜力，因此太空太阳能技术肯定还只是面对空间飞行器的需求。 但是，只要目前面临的能源危机还在持续，地面系统的技术仍没有解决对土地的争夺，太空太阳能技术仍有一定的前景，重要的是如何选择。