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(guó)Aetherflux公司打算發(fā)射一顆1.3千瓦的測(cè)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(dāng)于全球2025年光伏新增裝機(jī)量的六分之一。?當(dāng)?shù)孛婀夥€在為陰雨天發(fā)愁時(shí)，太空已經(jīng)準(zhǔn)備好24小時(shí)不間斷"來電"。
? ?這場(chǎng)能源革命的核心邏輯簡(jiǎn)單得令人吃驚。地球大氣層會(huì)反射30%的太陽能，再吸收掉25%。而在太空中，太陽輻照強(qiáng)度達(dá)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(shí)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(shì)正在催生三個(gè)實(shí)實(shí)在在的應(yīng)用場(chǎng)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(zhǎng)期在軌運(yùn)行唯一滿足"輕量化、可持續(xù)、無補(bǔ)給"的方案。單顆衛(wèi)星的太陽翼價(jià)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(gè)數(shù)字還在以指數(shù)級(jí)速度增長(zhǎng)。
? ?想象力更大的是太空數(shù)據(jù)中心。在地面，服務(wù)器得用好多電費(fèi)，還得有復(fù)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(cè)算，要是太空數(shù)據(jù)中心進(jìn)到每年100吉瓦的部署階段，全球相關(guān)光伏供電市場(chǎng)規(guī)模就會(huì)漲到5000億美元以上，這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于現(xiàn)在全球光伏產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值的一半。

? ?第三個(gè)場(chǎng)景更有顛覆性就是向地球傳輸電能。英國(guó)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(gè)寬1.8公里的巨型平臺(tái)，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(chǎng)的價(jià)值是31億美元。看上去這個(gè)數(shù)字不算大，不過預(yù)計(jì)在2025到2034年這個(gè)時(shí)間段里，復(fù)合年增長(zhǎng)率比較超過7.9%。市場(chǎng)規(guī)模，到2030年，有希望朝著萬億級(jí)別的方向發(fā)展天合光能、晶科能源等中國(guó)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(jì)劃在美國(guó)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(shí)的阻力也不小，傳統(tǒng)火箭發(fā)射成本能達(dá)到每公斤2000美元，建一座吉瓦級(jí)太空光伏電站得發(fā)射上萬噸設(shè)備，光發(fā)射費(fèi)用就超過一千億美元，SpaceX的可重復(fù)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(jià)才有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

? ?更棘手的是無線傳能技術(shù)。將千兆瓦級(jí)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(jià)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(yán)格協(xié)調(diào)一下，還有人擔(dān)心高能束流的安全性，雖然Aetherflux設(shè)計(jì)了遇阻自動(dòng)關(guān)停功能，但是公眾的疑慮還得需要時(shí)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(jià)格相當(dāng)貴，鈣鈦礦電池穩(wěn)定性還沒有充分驗(yàn)證完善，傳統(tǒng)硅基電池需要重新適應(yīng)太空環(huán)境，封裝、焊接等工藝需要花很長(zhǎng)時(shí)間去驗(yàn)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(xué)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(huì)在3到5年里頭發(fā)展，短時(shí)間之內(nèi)，它不會(huì)代替地面光伏，反倒會(huì)出現(xiàn)「地面是主要的、太空來補(bǔ)充」的情形，而真正關(guān)鍵的時(shí)候也許出現(xiàn)在2028到2030年，到那時(shí)候，SpaceX的星艦運(yùn)載能力將會(huì)充分發(fā)揮，可重復(fù)使用火箭技術(shù)會(huì)走向成熟，發(fā)射成本有機(jī)會(huì)降到每公斤500美元以下。

? ?有個(gè)值得留意的趨向，這場(chǎng)競(jìng)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(jī)構(gòu)、中國(guó)，都在推進(jìn)自身的太空太陽能項(xiàng)目，誰先達(dá)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(dǎo)位置，這可不單單是發(fā)電方式的改動(dòng)，還關(guān)系到國(guó)度能源平安以及戰(zhàn)略自主權(quán)。
? ?抬頭望著星空的時(shí)候，或許你不要問問自己一個(gè)問題，人類是不是已經(jīng)準(zhǔn)備好迎接一個(gè)電力從頭頂而不是腳下獲取的時(shí)代，在這個(gè)時(shí)代里，能源不再受地理和氣候限制，每個(gè)地方都能享受到來自太空的永恒陽光，到那時(shí)候，你和能源的關(guān)系會(huì)變成什么樣？
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