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据日媒报道，一个由日本公私合作组成的伙伴关系最早将于2025年尝试从太空传输太阳能，通过部署在轨道上的一系列小型卫星，将收集到的太阳能以微波或激光等形式传输到地球上的接收站。由于没有时间限制和云层遮挡等问题，这种天基太阳能被认为代表着潜在的无限可再生能源供应。除了日本，目前美国、欧洲、中国等各国和地区也都在加快研究部署天基太阳能，它不仅有望解决地球当前的能源问题，也展现了布置月球基地的可能性。
日本天基太阳能研究进程
日本航空宇宙开发机构（JAXA）与日本科学家已经花了几十年的时间，研究如何使从太空传输太阳能成为可能。如今，他们正越来越靠近这个梦想。据《日经新闻》27日报道，日本一家公私合作伙伴计划日前宣布，最早将于2025年进行试验，尝试通过小型卫星将太阳能从太空收集并发回地球。
《日经新闻》指出，日本在1980年代便已由京都大学时任校长松本紘（Hiroshi Matsumoto）率领小组，着手就这一项目开展研究，并使日本成为世界上第一个成功在太空中通过微波传输电力的国家。多年之后，该项目交由京都大学教授筱原直树（Naoki Shinohara）接手。2009年，筱原直树团队利用飞艇从30米的空中向地面上的手机传输电力，随后继续致力于改进无线供电的核心技术。
同样是在2009年，日本经济产业省发起一个产业-政府-学术联合项目，筱原直树担任技术委员会主席。在该项目的支持下，筱原团队在2015年和2018年又分别成功进行了50米距离的水平与垂直微波功率传输实验。预计接下来还将尝试1公里至5公里距离的垂直传输。
在筱原教授看来，这是一场全新的全球竞赛的预兆。他告诉《日经新闻》：“如果我们能够在世界上其他国家之前展示我们的技术，它也将成为我们与其他国家进行太空开发谈判的工具。”
不过，成本仍然是一个主要障碍。据了解，利用天基太阳能发电大约1千兆瓦——相当于一个核反应堆的发电量——需要的电池板面积相当于一个边长为2公里的正方形。即使技术进步，安装如此大的容量，所需要花费的预算也将超过1万亿日元（约合人民币505亿元）。
天基太阳能的前世今生
天基太阳能（Space-based Solar Power，简称SBSP）最早在1968年由捷克裔美国科学家、NASA工程师彼得·格拉泽（Peter Glazer）提出，其概念主要是将太阳能电池板发射到距离地面3.6万公里的地球轨道上，以用于发电。在这个过程中，电池板接收到的太阳能需要转换成微波形式，然后发送到地面接收站，再将其转换成电能。
与地面上的太阳能容易受到环境条件波动影响相比，天基太阳能具有多种优势。例如，它可以全天候运行、收集来自太阳的能量辐射；由于高度足够，云层也不再成为干扰因素；在传输到地面接收站后，它也允许在电网之间灵活、快速地调度电力。因此，天基太阳能被普遍认为代表着一种潜在的无限可再生能源供应。
在1970年代的能源危机中，NASA和美国能源局曾认真研究过天基太阳能的可行性。但随着危机逐渐解除，该项目也被暂时搁置。直到2000年前后，作为《联合国气候变化框架公约》补充条款的《京都协议书》的签订，重新提高了全球各国对环境问题的认识，全球各国相继承诺在2050年前实现净零碳排放；而对于月球基地的遥远构想——即认为天基太阳能可以在月球基地建设的关键早期，为月球上的交通工具和基础设施提供动力来源，最终共同促成了当今各国对天基太阳能研究的再次投入。
全新的太空竞赛
国际电气与电子工程师协会（IEEE）终身会士劳尔·科尔彻（Raul Colcher）指出，如今在美国、日本、俄罗斯、中国、韩国和印度等国家，“都在进行与这一技术相关的非常积极的研究项目”。
2010年，美国国家航天学会（NSS）宣布与印度第11任总统、著名科学家阿卜杜勒·卡拉姆（Abdul Kalam）合作，提出NSS-Kalam能源倡议，旨在推进利用天基太阳能发电的理念，并吸引和激励更广泛的利益相关者参与探索天基太阳能的可能性，努力实现其作为未来清洁和可持续能源解决方案的目标。
加州理工学院在今年初宣布启动了太空太阳能计划（SSPP），其中包括一套可用于轨道太阳能农场的原型组件。美国空军研究实验室的空间太阳能增量演示和研究项目则在去年对名为“阿拉克妮”（Arachne）的飞行实验关键硬件进行了首次端到端测试，预计同样将于2025年发射。
欧洲航天局的“Solaris计划”也在探索天基太阳能的概念和关键技术，希望最早能在2030年代满足欧洲的清洁能源需求。据悉，欧洲航天局的设想是在地球轨道大规模铺设太阳能发电场，它们将由低成本、可重复使用的发射器——如SpaceX的星际飞船——发射升空，然后再由机器人在太空中组装。
代号“逐日工程”的中国空间太阳能电站系统项目目前正在由西安电子科技大学陕西省空间太阳能电站系统重点实验室开展，这是世界首个全链路全系统的空间太阳能电站。去年6月，“逐日工程”的地面验证系统已经顺利通过专家组验收。
新闻及图片来源：日经新闻、Geo Spatial World、Dezeen、Engadget，部分图片来自网络
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