利用恒星能源的球 太阳是地球上所有能源的供给者
这听起来像是科幻小说：很大的恒星能发电站漂浮在宇宙中，将很大的能量辐射到地球上 。长期以来，这个概念（最初由俄罗斯科学家 Konstantin Tsiolkovsky于1920年代提出）重要是对作家的启发 。
然而，一个世纪后，科学家在将这一概念变为现实方面取得了很大进步 。欧洲航天局已经意识到了这些努力的潜力，现在正寻求为此类项目提供资金，并预测我们将从宇宙获得的第一种工业资源是“束流发电” 。
【利用恒星能源的球 太阳是地球上所有能源的供给者】气候变化是我们这个时代最大的挑战，因此存在很多风险 。从全球气温上升到天气模式转变 ，全球已经感受到气候变化的影响。克服这一挑战将需要彻底改变我们产生和消耗能源的方式 。
近年来，可再生能源技术得到了飞速发展，具有更高的效率和更低的成本 。但是，吸收它们的一个重要障碍是它们不能持续提供能量 。风力发电场和恒星能发电场仅在风吹或恒星照耀时才产生能量，但我们每天都需要全天候供电 。最后，我们需要一种能够大规模存储能量的方法，然后才能转向可再生能源 。
文章插图
空间的好处
解决这个问题的一种可能方法是在宇宙中产生恒星能 。这有很多优点 。一个天基恒星能发电站可以一天24小时面向恒星运行 。地球的大气层也吸收并反射一些恒星光，因此大气层上方的恒星能电池将接收更多的阳光并产生更多的能量 。
但是要克服的重要挑战之一是怎么组装，发射和部署如此大的结构 。一个恒星能发电站的面积可能必须多达10平方公里，相当于1,400个足球场 。使用轻质材料也将至关主要，因为最大的支出将是将火箭发射到宇宙的费用 。
一种建议的解决方案是开发成千上万个较小的卫星，这些卫星将聚集在一起并配置为一个大型的恒星能发电机 。2017年，加利福尼亚理工学院的研究人员概述了模块化电站的设计，该 电站由数千个超轻恒星能电池砖组成 。他们还演示了原型瓷砖，每平方米仅重280克，与卡片的重量相似 。
近来，也正在针对这种应用关注诸如3D打印之类的制造方面的发展 。在利物浦大学，我们正在探索将超轻型恒星能电池印刷到恒星帆上的新制造技术。恒星帆是一种可折叠的，轻便的，高反射率的膜，能够利用恒星辐射压力的作用来 推动航天器向前推进而无需燃料 。我们正在探索怎么将恒星能电池嵌入恒星能帆结构中，以创建大型的无燃料恒星能发电站 。
这些方法将使我们能够在宇宙中修筑电站 。确实，有一天有可能在国际空间站或 将绕月轨道运行的未来月球门户站制造和部署宇宙装置。这样的设备实际上可以帮助在月球上供电 。
可能性不止于此 。尽管我们目前依靠地球上的材料来修筑电站，但科学家们也在考虑利用宇宙中的资源进行制造，例如月球上发现的材料 。
另一个重大挑战是将功率传输回地球 。该计划是将恒星能电池中的电能转换为能量波，并利用电磁场将其向下传递到地球表面的天线 。天线然后将波转换回电能 。由日本航空航天局领导的 研究 人员已经开发了设计并展示了一种能够实现这一目标的轨道系统。
在这个领域仍然有很多工作要做，但是目标是在未来几十年中实现宇宙中的恒星能发电站成为现实 。中国的研究人员 设计了一个名为Omega的系统，该系统的目标是到2050年投入运行 。该系统应能够以最高性能向地球电网提供2GW的电力，这是一个很大的数目 。为了用地球上的恒星能电池板产生那么多的电力，您将需要 超过600万个 。
像设计为月球漫游器供电的那些卫星一样，较小的恒星能卫星 甚至可以更早地投入运行 。
在全球范围内，科学界正在投入时间和精力来发展宇宙恒星能电站 。我们希望，它们有一天可以成为我们应对气候变化的主要工具 。
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