網訊：空間太陽能發電系統，顧名思義是指在宇宙空間進行太陽能發電，把所發電力轉換成微波或激光以無線方式傳送至地面，在地面接收并轉換成電能使用的發電系統。雖然聽上去像是科幻電影的情節，但實際上，空間太陽能發電的歷史悠久，可以追溯到1968年。最早由美國的航天工程師彼得·格拉澤（PeterGlaser）提出。無線傳輸能源的原理已經得到驗證，日本如今是這一領域的領頭羊。日本宇宙航空研發機構（JAXA）正在從事關于微波和激光作為無線傳播有缺點得課題研究：
 

　　微波無線能源傳輸技術優缺點分析

　　微波是指具有從1mm到1m間的短波長的電磁波。這種電磁波廣泛應用于日常生活中的微波爐、手機和無線LAN，還有宇宙空間中的氣象衛星、地球觀測衛星、通信衛星、廣播電視衛星的通信等，其實就在身邊，與我們的生活息息相關。

　　那么，空間太陽能發電系統使用微波無線傳輸能源的優點是什么？

　　首先是波長短，與波長長的電波相比，相對不容易擴散。從高度為3.6萬km的地球靜止軌道向接收天線傳送能源時，需要的接收天線的面積小于波長長的電波，能夠降低設備的建設成本。其次是能夠穿透云層。在下雨和陰天的時候，只要選擇最佳的頻率，就能幾乎杜絕能源傳輸的損失。

　　但微波也存在缺點。即便是微波，隨著距離的增加，電波的擴散也會增大。微波的擴散與發射天線的大小成反比。因此，為了盡可能縮小接收天線的直徑，避免傳輸能源出現損耗，反而需要擴大發射天線的直徑。

　　微波無線能源傳輸技術開發上最大的難題，是控制微波束的方向，使能源準確傳送到接收天線。

　　關于波束方向控制的困難程度，有這樣一個比喻：如果接收天線的直徑為幾公里，從3.6萬km高空的地球靜止軌道瞄準天線，就像是從東京瞄準立在名古屋的直徑約為9m的圓靶。用角度來說，微波束方向的偏差要控制在0.001度的范圍之內，需要精度極高的方向控制技術。

　　為此，JAXA正在研發這樣的微波相位控制技術：從接收天線向空間太陽能發電衛星發射用于引導的導頻信號，高精度檢測收到信號的方向，并向該方向發射微波束。

　　使用這種技術可以使微波束準確對準接收天線的方向。并且，若事先設定了使微波在引導用導頻信號停止后不再匯聚，則即使出現意外情況導致微波的方向大幅偏離接收天線的位置，也可以保證安全性。此時，微波將呈現發散狀，不匯聚成束。

　　除此之外，JAXA還在考慮并用可修正發射天線模塊之間的位置、方向偏差的相位控制，以使地面的接收功率達到最大。

　　激光無線能源傳輸技術優缺點分析

　　使用激光的優勢在于波長比微波更短，與微波相比，收發裝置可以實現小型化。因為波長越短，波束就可越細，所以可以縮小發射天線與接收天線的直徑。因此能夠大幅削減建設成本。

　　但激光的弱點是會在云、雨、空氣、灰塵的作用下急劇衰減。能源傳輸送時的損失大于微波。

　　而且對于波束方向控制精度的要求比微波高100倍左右。如果說微波是從東京瞄準名古屋的直徑約為9m的靶子，那么，激光瞄準的則是直徑約為9cm的靶子。而且，與微波相比，激光的波束越細，能量集中的面積越小。因此，接收裝置附近需要更加嚴格的安全管理。

　　現在，JAXA準備做以高精度的方向控制，從高度約為200m的塔上，向地面的接收裝置傳輸500W功率激光的實驗，目前正在進行準備。這項實驗也計劃在2014年度內實施。

　　實驗人員還預定通過這項實驗，確認大氣湍流對于激光的影響等。在2014年度，微波、激光都將開展大型實驗，對空間太陽能發電系統的研究來說，將會是一個重要的里程碑。”