沙漠、極地、海洋全可供電！太空電站真能終結(jié)能源地理歧視？

? ?你是否想過，有一天打開電燈，用的竟是來自36000公里外太空的陽光？?像科幻小說似的，這聽著，不過，到2026年，美國Aetherflux公司打算發(fā)射一顆1.3千瓦的測試衛(wèi)星，用紅外激光把太空電能傳送回地球。

? ?馬斯克還說要每年往太空部署100吉瓦太陽能衛(wèi)星得知道，這相當于全球2025年光伏新增裝機量的六分之一。?當?shù)孛婀夥€在為陰雨天發(fā)愁時，太空已經(jīng)準備好24小時不間斷"來電"。
? ?這場能源革命的核心邏輯簡單得令人吃驚。地球大氣層會反射30%的太陽能，再吸收掉25%。而在太空中，太陽輻照強度達到1367瓦特每平方米，比地面高出30%以上。
?部署在地球靜止軌道上的太陽能衛(wèi)星，可以做到99%的時間都持續(xù)有光照，能量密度是地面的7到10倍，?更關(guān)鍵的是，太空光伏發(fā)電效率能到40%到50%，而地面光伏板就只有20%到25%，這種技術(shù)優(yōu)勢正在催生三個實實在在的應用場景。眼下最成熟的是衛(wèi)星自用供電，光伏已經(jīng)成為航天器長期在軌運行唯一滿足"輕量化、可持續(xù)、無補給"的方案。單顆衛(wèi)星的太陽翼價值占比超過15%。全球目前有約1.45萬顆在軌活躍衛(wèi)星，這個數(shù)字還在以指數(shù)級速度增長。
? ?想象力更大的是太空數(shù)據(jù)中心。在地面，服務器得用好多電費，還得有復雜的散熱系統(tǒng)，可在太空，外太空能做到近乎零成本散熱，中信建投測算，要是太空數(shù)據(jù)中心進到每年100吉瓦的部署階段，全球相關(guān)光伏供電市場規(guī)模就會漲到5000億美元以上，這個數(shù)字相當于現(xiàn)在全球光伏產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值的一半。

? ?第三個場景更有顛覆性就是向地球傳輸電能。英國SpaceSolar公司正在研發(fā)仙后座空間站，打算在3.6萬公里高的地方弄個寬1.8公里的巨型平臺，它是由好幾百萬人覆蓋光伏板的衛(wèi)星組成的，通過微波或者激光把電能傳回到地面，這就意味著沙漠、海洋、極地這些地方，隨便哪兒都能收到從太空來的清潔電力，再也不受本地日照條件的限制。
? ?2024年全球太空太陽能市場的價值是31億美元。看上去這個數(shù)字不算大，不過預計在2025到2034年這個時間段里，復合年增長率比較超過7.9%。市場規(guī)模，到2030年，有希望朝著萬億級別的方向發(fā)展天合光能、晶科能源等中國光伏巨頭已經(jīng)開始布局三結(jié)砷化鎵電池和鈣鈦礦疊層電池。
? ?特斯拉與SpaceX計劃在美國建設(shè)200吉瓦光伏產(chǎn)能，部分就是為了太空需求。
? ?理想是挺豐滿的，可是現(xiàn)實的阻力也不小，傳統(tǒng)火箭發(fā)射成本能達到每公斤2000美元，建一座吉瓦級太空光伏電站得發(fā)射上萬噸設(shè)備，光發(fā)射費用就超過一千億美元，SpaceX的可重復使用火箭正在改變這種狀況，不過要把成本降到每公斤200美元以內(nèi)，這樣電價才有競爭優(yōu)勢。

? ?更棘手的是無線傳能技術(shù)。將千兆瓦級電力從太空高效穩(wěn)定傳回地面，目前仍是重大技術(shù)瓶頸。
? ?一座5吉瓦的地面接收站造價大概是10億美元，占地面積大得很。微波下行傳輸?shù)迷?.45吉赫茲頻段工作，這就需要和其他衛(wèi)星系統(tǒng)嚴格協(xié)調(diào)一下，還有人擔心高能束流的安全性，雖然Aetherflux設(shè)計了遇阻自動關(guān)停功能，但是公眾的疑慮還得需要時間來消除。
? ?太空光伏組件的制造成本是地面的上百倍。砷化鎵電池效率比較高但是價格相當貴，鈣鈦礦電池穩(wěn)定性還沒有充分驗證完善，傳統(tǒng)硅基電池需要重新適應太空環(huán)境，封裝、焊接等工藝需要花很長時間去驗證，批量化生產(chǎn)以及產(chǎn)業(yè)鏈配套都是急需解決的難題，上海交通大學教授沈文忠直接說，如果這些障礙沒有辦法突破，商業(yè)化還要等一些日子。
?按照“衛(wèi)星供電-低軌星座-太空算力中心”的路徑，太空光伏會在3到5年里頭發(fā)展，短時間之內(nèi)，它不會代替地面光伏，反倒會出現(xiàn)「地面是主要的、太空來補充」的情形，而真正關(guān)鍵的時候也許出現(xiàn)在2028到2030年，到那時候，SpaceX的星艦運載能力將會充分發(fā)揮，可重復使用火箭技術(shù)會走向成熟，發(fā)射成本有機會降到每公斤500美元以下。

? ?有個值得留意的趨向，這場競賽，已經(jīng)不只是在技術(shù)和商業(yè)范疇，歐洲航天局、日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)、中國，都在推進自身的太空太陽能項目，誰先達成技術(shù)打破還有商業(yè)化，誰就能在將來能源格式里占主導位置，這可不單單是發(fā)電方式的改動，還關(guān)系到國度能源平安以及戰(zhàn)略自主權(quán)。
? ?抬頭望著星空的時候，或許你不要問問自己一個問題，人類是不是已經(jīng)準備好迎接一個電力從頭頂而不是腳下獲取的時代，在這個時代里，能源不再受地理和氣候限制，每個地方都能享受到來自太空的永恒陽光，到那時候，你和能源的關(guān)系會變成什么樣？
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