“公元2307年，化石燃料已經(jīng)枯竭，人類開始使用大規(guī)模太空太陽能發(fā)電系統(tǒng)作為新的能量來源，但是從中受惠的只不過是一部分大國以及他們的盟國……”這是日本著名科幻小說《機(jī)動(dòng)戰(zhàn)士高達(dá)》中的開篇語。不過，目前全世界正面臨著共同的能源危機(jī)，人們恐怕等不到2307年就不得不開展太空太陽能發(fā)電系統(tǒng)的研究。而在這方面，日本科學(xué)家已經(jīng)走在了前面，為了獲取清潔可再生的太空能源，他們正加緊進(jìn)行相關(guān)技術(shù)與設(shè)備的研制，計(jì)劃用約20年的時(shí)間將太空太陽能發(fā)電變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

　　在很久以前，人們就認(rèn)識(shí)到太空太陽能發(fā)電的優(yōu)勢：首先，與地面相比，太空陽光的強(qiáng)度要高上5至10倍，因此發(fā)電效率很高；其次，太空中沒有晝夜之分，可以全天24小時(shí)收集太陽能，而且還不受天氣影響；還有，在太空中發(fā)電十分清潔，不會(huì)產(chǎn)生污染也不會(huì)出現(xiàn)廢棄物，同時(shí)也十分安全。不過，由于技術(shù)和費(fèi)用等問題的制約，太空太陽能發(fā)電的設(shè)想一直以來都被束之高閣，成為一個(gè)看似不可能實(shí)現(xiàn)的夢想。此次，日本科學(xué)家就是對這個(gè)“夢想式”的創(chuàng)意產(chǎn)生了興趣。

　　2007年，設(shè)在大阪的日本激光技術(shù)綜合研究所利用太陽光生成了最高能量達(dá)180瓦的激光束。2008年2月，北海道的日本科學(xué)家開始了新型電力傳輸系統(tǒng)的地上試驗(yàn)，這個(gè)系統(tǒng)可以以微波形式將能源從太空傳送到地球。這兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都是日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)主導(dǎo)的一項(xiàng)大膽的計(jì)劃——— 太空太陽能發(fā)電系統(tǒng)(SSPS)計(jì)劃的重要組成部分。激光和微波是太空太陽能發(fā)電領(lǐng)域中的兩種主要的傳輸方式，也是該技術(shù)的核心難題。而日本雙管齊下，希望同時(shí)在這兩個(gè)領(lǐng)域獲得突破。

　　日本采取的激光傳輸利用靜止軌道上的反射鏡將收集到的太陽光轉(zhuǎn)換為激光，再傳輸?shù)降孛妗Ｓ捎诩す馀c太陽光不同，不易發(fā)散，因此能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。而在地面日本科學(xué)家準(zhǔn)備使用光電轉(zhuǎn)換裝置將接收到的激光轉(zhuǎn)換為電力，直接用來分解海水制造氫氣。

　　在微波傳輸方面，日本科學(xué)家希望將位于靜止軌道上的太陽能電池發(fā)出的電力轉(zhuǎn)換為微波傳輸?shù)降孛?，在地面再將接收到的微波重新轉(zhuǎn)換為電力。為了使微波能更高效地在大氣中傳輸，他們準(zhǔn)備使用不受云、雨等氣象條件影響的頻寬帶，目前備選的有專門用于產(chǎn)業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療領(lǐng)域的2.45GHz帶和 5.8GHz帶?！斑@項(xiàng)研究的目的很明確，就是為化石燃料的枯竭和全球變暖這些人類共同面臨的難題提供一個(gè)解決的方案”。JAXA高級(jí)任務(wù)研究中心的鈴木拓明如是說。鈴木是這個(gè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，目前正領(lǐng)導(dǎo)著來自日本各研究機(jī)構(gòu)的約180多名研究人員從事該項(xiàng)目的研究。

　　現(xiàn)在鈴木等研究人員在JAXA的角田太空中心正加緊研究向距離500米遠(yuǎn)的接收站發(fā)射800瓦的激光束。他們采用了一種只反射波長為1064納米的光線的鏡子，已經(jīng)能夠把這種光傳導(dǎo)至實(shí)驗(yàn)型太陽能電池板中(之所以選擇這種波長的光是因?yàn)槠浜苌俦淮髿馕?，衰減率可控制在10%以下)。今后他們的研究重點(diǎn)將放在尋找可以高效地將陽光轉(zhuǎn)換為激光的材料方面，目前最有可能被選用的是一種添加了釹和鉻的釔鋁石榴石晶體。

　　據(jù)稱，在太空太陽能發(fā)電系統(tǒng)初步建成后，將采取微波和激光兩種方式共同進(jìn)行傳輸，微波系統(tǒng)包括薄膜集光鏡，太陽能電池板、微波傳送天線等設(shè)備，長度有數(shù)公里，重量至少1萬噸。而激光系統(tǒng)至少需要在太空中設(shè)置100個(gè)，以形成陣列，總重達(dá)500噸，長度10公里。此外，在地面上還需要設(shè)置長度至少 2公里的微波接收天線。日本計(jì)劃在2030年之前把太陽能發(fā)電衛(wèi)星發(fā)射到地球靜止軌道上，通過這些衛(wèi)星每年將100萬千瓦(相當(dāng)于一所大型核能發(fā)電站的發(fā)電量)的能量傳輸?shù)降厍颉?

　　雖然日本的計(jì)劃看起來充滿吸引力，但實(shí)施起來卻并不容易，除了技術(shù)之外，最主要的就是費(fèi)用問題。建造這樣規(guī)模的設(shè)施當(dāng)然費(fèi)用不菲，據(jù)估計(jì)至少需要幾百億美元，以日本一國之力恐怕無法承擔(dān)。此外，這樣規(guī)模的設(shè)施必須要進(jìn)行試驗(yàn)，而把1萬多噸的設(shè)備發(fā)射到太空中進(jìn)行試驗(yàn)，這也需要一筆不小的費(fèi)用。雖然看似困難重重，但鈴木卻并不擔(dān)心，“我們現(xiàn)在進(jìn)行的都是基礎(chǔ)研究，只有這些完備了，才能保證這個(gè)計(jì)劃的順利實(shí)施，如果達(dá)到既定目標(biāo)，在經(jīng)濟(jì)方面應(yīng)該有保證”。他指的是日本為該計(jì)劃制定的另一個(gè)目標(biāo)：隨著技術(shù)的不斷成熟，降低太空太陽能發(fā)電的費(fèi)用，爭取將每度電的價(jià)格限制在7日元(約合0.448元人民幣)。如果真能達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，太空太陽能發(fā)電的價(jià)格將與目前用其他方式發(fā)電的費(fèi)用相當(dāng)，確實(shí)非常經(jīng)濟(jì)，頗具吸引力。