这听起来像科幻小说：漂浮在太空中的巨型太阳能发电站向地球发射大量的能量。在很长一段时间里，这个概念主要是对作家的启发。这个概念最初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年代首次提出。
然而，一个世纪后，科学家们在将这一概念变为现实方面取得了巨大进展。欧洲航天局已经意识到这些努力的潜力，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“束流能量”。

气候变化是我们这个时代最大的挑战，所以有很多风险。从全球气温上升到天气环境的变化，全球各地已经感受到气候变化的影响。要克服这一挑战，就需要彻底改变我们的能源生产和消费方式。

近年来，可再生能源技术发展迅速，效率提高，成本降低。但阻碍它们吸收的一个主要障碍是它们不能提供持续的能量供应。风能和太阳能发电厂只有在风吹或阳光明媚的时候才能产生能量，但我们每天都需要24小时不间断的供电。最终，我们需要一种大规模储存能源的方法，然后才能转向可再生能源。

空间的好处

一种可能的解决办法是在太空中产生太阳能。这有很多好处。一个太空太阳能发电站可以一天24小时地绕轨道直面太阳。地球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将接收更多的阳光，产生更多的能量。

但要克服的关键挑战之一是如何组装、发射和部署这种大型结构物。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。使用轻质材料也很关键，因为最大的开支将是用火箭将空间站发射到太空的费用。

一个被提议的解决方案是开发一个由数千颗小型卫星组成的集群，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，该电站由数千块超轻型太阳能电池板组成。他们还展示了一块每平方米重量仅为280克的瓷砖原型，与卡片的重量相似。

最近，制造业的发展，如3D打印，也在关注这一应用。在利物浦大学，科学家正在探索将超轻型太阳能电池印刷到太阳帆上的新制造技术。太阳帆是一种可折叠、轻量化、高反射的薄膜，能够利用太阳辐射压力的影响，在没有燃料的情况下推动航天器前进。科学家正在探索如何在太阳帆结构上嵌入太阳能电池，以建立大型无燃料太阳能发电站。

这些方法将使科学家能够在太空建造发电站。有朝一日，从国际空间站或未来绕月轨道的月球门户站是可以建造这样的发电站的。这样的装置可以为月球上的装置提供电力。

这项技术的可能性还不止于此。虽然我们目前依赖于来自地球的材料来建造发电站，但科学家们也在考虑利用太空资源进行制造，比如在月球上发现的材料。

如何将太空发电站的电能传输到地球

另一个主要的挑战是如何将能量传输回地球。这项计划是将太阳能电池的电能转换成能量波，并利用电磁场将其传输到地球表面的天线上。然后天线将把电波转换回电能。由日本宇宙航空研究机构领导的研究人员已经开发出了设计方案，并演示了一个能够做到这一点的轨道飞行器系统。

在这一领域仍有许多工作要做，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种叫做Omega的系统，他们的目标是在2050年前投入使用。这个系统应该能够以峰值性能向地球电网提供2GW的电力，这是一个巨大的数字。要想用地球上的太阳能电池板产生这么大的能量，你需要600多万块。

小型太阳能卫星，比如那些为月球车提供动力的卫星，可能会更快投入使用。

在全球范围内，科学界正致力于太空太阳能发电站的开发。希望有朝一日它们能成为我们应对气候变化的重要工具。