無線輸電，這個看起來有點科幻啊！

如果能將在宇宙中通過太陽能得來的電力輸送回地球，那麼這一系統就可作為完全不依靠地球資源而進行24小時發電的重要能量來源。這一系統的技術重點在於不使用電線等介質，從宇宙空間將電力無線傳輸至地球。

太陽能發電不像使用石油、煤炭等地球資源發電那樣會受到資源數量限制，但同時它又是一種不穩定的發電方式，因為它的發電量會受到天氣的極大影響。那麼如果把太陽能發電站發射到宇宙中，然後將其產生的電能輸送到地球上，發電將不再受到天氣影響，可以實現24小時全天候發電。這種發電方法被稱為「宇宙太陽能發電系統」(SSPS）。

SSPS USEF模型 圖/JAXA

SSPS的研究課題之一，就是輸送電力的方法。將電能從發電站輸送到家庭等用電單位時，我們會用到電線，但將宇宙空間中生產的電能通過電線傳輸回地球是不現實的。因此，必須具備通過無線手段傳輸電能的技術。不過這種無線輸電技術尚未開發完善。

日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）與宇宙系統開發利用推進機構（JSS）合作，研發使用微波進行無線輸電的技術。這裡所使用的微波是波長為1～10厘米左右的電磁波。宇宙中發電產生的電力可以通過變換為微波的形式輸送。然後地球上再使用可將微波能量轉換為直流電的名為「微波整流天線」的電子元件得到電力。因為微波具有可以穿雲透雨的特性，因此它適合作為把電能從宇宙中傳輸到地球上的輸電手段。

2015年3月，在日本兵庫縣進行了利用微波進行電力無線傳輸的試驗。試驗中，從發送端發出的1.8千瓦電力在經過微波傳輸後，約有340瓦（約為初始的19%）被距離55米遠的接收端收到。這次試驗中，因接收部件較小無法接收所有的微波，加上受微波整流天線轉換效率所限，發送電力中約81%無法接收。不過這一輸電效率與預想基本吻合。

實際上，科學家預計通過SSPS從距地表3.6萬千米的宇宙空間中向地面傳輸電能，能夠接收100萬千瓦左右的電能。這相當於1座百萬千瓦級核電站機組的發電量。本次試驗與預計的SSPS所傳輸的電力相比相距甚遠，但可以說向著實現無線輸電又前進了一步。

微波輸電發送部件為中央的四塊發電板。它們的長寬均約0.6米，旁邊還安裝有散熱裝置，以便發散因增加微波強度所導致的發熱。圖/JAXA

微波輸電接收部件，高約2.6米，寬約2.3米。出於安全的考慮，進行試驗時，設備附近禁止出入。圖/JAXA

有人擔心，使用微波的話，會不會對電子設備或人體產生什麼不好的影響。負責試驗的JAXA大橋一夫組長說：「SSPS使用的微波能量強度，就算在微波束的中心部位，也不過只有照射到地球表面上的太陽光強度的數倍而已。如果鳥飛過微波傳輸的通路，只會略微感到有點熱。另外，雖然目前尚未根據能量強度的安全基準制定相關標準，但為了防止電子設備可能出現的錯誤操作，應在電力接收處附近禁止人或飛機等接近。」

除了安全性和無線輸電技術之外，與實現SSPS相關的課題還有很多。其中最重要的一項就是巨大的SSPS設備的建造方法。估計在宇宙中漂浮的太陽能發電站邊長可達2千米以上，總重可達1萬噸以上（國際空間站約為420噸）。能將如此巨大的設備運送到宇宙空間並組裝起來的技術目前還沒有出現。雖然SSPS的實現尚有時日，但為了實現它，與之相關的技術開發今後還應繼續進行。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！