天基太陽能 （SBSP） 是滿足未來全球能源需求的關鍵組成部分。去年秋天，在華盛頓由太空前沿基金會主辦的國會工作人員簡報會上，專家警告說，美國有可能在這項新興技術上落后于中國，同時強調了SBSP如何徹底改變能源生產。

專家預測，到 2050 年，實現電網現代化并提高電網的彈性需要 21.4 萬億美元的投資，其中需要 17.3 萬億美元來滿足新的能源需求。“能源約占全球 GDP 的 10-11%，這是一個數萬億美元的市場機會，”SBSP 專家、美國外交政策委員會研究員彼得·加雷森 （Peter Garretson） 指出。加雷森和太空能源專家還警告說，在從太空收集太陽能的競賽中，美國有可能落后于中國：“無論誰在這項技術方面處于領先地位，都可以在地面和太空工業中獲得巨大的經濟優勢。

“中國將在不到 20 年的時間內生產這種產品，我們將從他們那里購買，”加雷森警告說。他詳細介紹了中國雄心勃勃的計劃，即到 2030 年建造原型 SBSP 波束系統，在 2028 年進行近地軌道測試，成為太空中最大的人造物體，使國際空間站相形見絀。

該技術使用衛星在太空中收集太陽能，并通過微波或紅外激光傳輸將其發射回地球。與傳統的太陽能發電廠不同，天基系統提供 24/7 全天候電力，不受天氣或夜間的影響，可能產生的能量是覆蓋相同區域的地面電池板的五到六倍。

Space Frontier Foundation 首席能源顧問 Leet Wood 表示，時機對于開發這項技術至關重要。“僅美國東海岸電網（為 6500 萬美國人提供服務）就需要在未來十年內相當于 15 座核電站的新容量，才能滿足預期需求。”與此同時，燃煤電廠退役和極端天氣事件繼續給電網可靠性帶來壓力。

“這不僅僅是發電，還關傳輸，”太空前沿基金會執行董事 Sean Mahoney 解釋說。該技術允許將電力精確地傳輸到需要的地方，從而可能繞過長達十年的新輸電線路建設過程。在最近的洛杉磯野火等緊急情況下，可以快速部署便攜式接收站以恢復受災地區的電力，避免了颶風米爾頓期間停電以及 2021 年德克薩斯州風暴導致停電所造成的問題。

該團隊使用 Wi-Fi 等技術展示了用于太空能量束的非電離輻射對人類和野生動物如何安全，這與關于射頻對人類影響的研究結果相呼應：來自太空的低水平能量光束沒有健康風險。

天基太陽能電站的演示就像美國 SBSP 公司 Virtus Solis 于 2023 年在倫敦 CogX 音樂節上所做的那樣。SBSP 接收站被描述為“基本上是一堆雞絲”，將對陽光透明度為85%，允許下面的土地用于農業——與傳統的太陽能發電廠形成鮮明對比。

美國航空航天公司的 SBSP 專家 Karen Jones 強調，隨著發射成本的持續降低，該技術的成本可能會與其他能源相比具有競爭力。“我們看到了整個價值鏈的溢出效益，”她指出，光伏、無線電力傳輸和太空制造的進步可能會使多個行業受益。

美國在開發這項技術時面臨著組織上的挑戰。與中國的協調國家計劃不同，美國的 SBSP 位于多個聯邦機構的管轄范圍之間，沒有明確的聯系。與此同時，一個新興的商業初創公司集團也在尋求在中國開始銷售太空能源之前推進這項技術。

空軍研究實驗室已經成功展示了該技術的關鍵組成部分，包括在人體暴露限制內安全運行的功率束系統。專家估計，通過適當的支持和投資，美國可以在 10 到 15 年內部署其第一個吉瓦級系統，千瓦級系統將于 2026 年初推出。SBSP 的倡導者將用 SpaceX的星鏈系統作為例子，后者從概念提出后，短短幾年內發射了一半的第一階段星座，展示了太空技術在適當支持下可以多么迅速地擴展。

正如加雷森所指出的，在太空中建造大型結構的能力對國家安全具有深遠的影響。一個能夠建造太陽能衛星的國家將展示出在太空物流、大規模組裝和電力傳輸方面的能力，這可能會徹底改變太空中的軍事行動模式。

最近幾周，美國 SBSP 倡導者取得了立法里程碑。太空前沿基金會推動在美國眾議院最近通過的《美國宇航局-能源部機構間協調法案》（HR 1368）中引入了有關內容，該法案呼吁開發“將太空中收集的太陽能傳輸到地球表面所需的地面和太空技術”。

太空前沿基金會的倡導者正在對美國眾議院和美國參議院進行持續游說，幫助當選領導人了解 SBSP 對美國能源未來的巨大潛力，推動美國保持在商業太空開發方面的持續領導地位。

在最近的 “三月風暴”（March Storm）活動期間，即太空前沿基金會對國會山的年度訪問期間，數十名SBSP倡導者會見了來自 10 個州 60 多個辦公室的國會領導人和工作人員，包括眾議院和參議院軍事委員會的成員和工作人員;參議院商業、科學和交通委員會;以及眾議院科學、空間和技術委員會，對他們進行SBSP方面的知識普及。該團隊還制定了措辭草案，該草案被倡導納入《國防授權法》以推進 SBSP。

隨著美國公司和外國政府開發早期原型，關于太空太陽能的對話內容不再是要不要搞，而是何時，更重要的是，誰將引領潮流。

隨著國會努力解決經濟和能源安全、電網可靠性和氣候變化問題，天基太陽能提供了一種解決所有三個挑戰的潛在解決方案：能源獨立于外國來源;即使在自 2020 年以來造成超過 5000 億美元損失的極端天氣事件中，也能提供可靠的電力輸送;以及無碳發電。

前方的道路很明確：為了贏得太空能源競賽并確保美國的能源獨立，新一屆國會應指示能源部和商務部在 NASA 和國防部的支持下完成為期 120 天的 SBSP 聯合技術和經濟可行性研究。一旦完成，這項研究將為政府、美國工業界和學術界提供信息，因為他們將制定一個路線圖，以便在中國壟斷這個新興市場之前快速成熟這項技術。

來自太空的電力波束將有利于美國的能源和國家安全利益，同時解決三個關鍵挑戰：能源獨立、極端天氣下的可靠電力輸送和無碳發電。現在是美國帶頭利用這種新的太空能源資源并從中受益的時候了。

https://thespacereview.com/article/5001/1

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本文系“太空與網絡”公眾號衛網君編譯，原文發表在The Space Review。

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