日本的宇宙发电梦
2012/03/29
“将卫星发射到宇宙空间，然后卫星通过巨大的太阳能电池板进行发电，再将获得的能源通过电波传输回地球”，这样的构想犹如科幻小说，但实际上日本政府主导的相关研究工作正在推进。
上述计划被称为“宇宙太阳能发电系统”。该计划具体内容是，首先要将铺设太阳能电池板的2.5公里见方的巨大装置发射到大气层外的静止轨道上，然后在距离地面3万6000公里的高空进行发电。接下来，这个系统会将电力通过微波形式传输到设置于海面等处的直径4公里左右的地面接收装置。根据推算，拥有100万千瓦发电能力（相当于1座核电站）的1颗卫星的成本大约为1.2万亿日元（包含卫星发射费用）。日本提出的这个庞大计划力争在2030年进入实用化阶段。
宇宙太阳能发电的历史非常悠久。在世界性的太空竞赛后，在遭遇石油危机的上世纪70年代，美国国家航空航天局（NASA）等机构就已经着手研究宇宙太阳能发电技术。但是，由于巨大的成本和优先级观点，其后的研究逐渐偃旗息鼓。反观日本，在历经2次石油危机的上世纪80年以后，日本的大学和研究机构一直都在默默地进行宇宙太阳能发电技术的研究。而全面展开研究工作则是在上世纪90年代后半期。作为未来能源的开发构想，日本通产省（现经济产业省）于2000年前后提出了研发宇宙太阳能发电系统的构想。实际上，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA，其前身是宇宙开发事业集团（NASDA）等）与宇宙相关领域的13家民间机构于1986年组建了财团法人无人宇宙实验系统研究开发机构（USEF），这个机构正在研发卫星相关领域的技术和传输技术等。
在宇宙空间中进行太阳能发电拥有如下优势。最大的优势在于，与地面不同，可以不受昼夜和天气条件制约。此外，太阳能发电设施在宇宙空间中可24小时连续运转，发电量最高可达地面的10倍。出身于重工业企业、在USEF主管研发的技术总部团队经理布施嘉春强调说，“作为可以永恒发电的大容量基础电源，该设施非常值得期待”。当然，目前仍然有很多难题需要攻克。首先是传输技术。虽然目前设想的是使用与微波炉相同的微波，但必须降低供电损失，研发高效率的传输技术。其次，在向地面传输微波之际，需要验证安全性，也就是要验证是否会对飞机和电子设备以及各种生物产生影响。为防止意外事件，有人提出将信号接受区域设定为人类和飞机禁止进入的区域。
不过最大的难题仍然是经济效益。从高效太阳能电池的开发、轻量高性能供电天线和轻量大型卫星到高性能地面接收天线，无一不需要进行技术革新。此外，目前卫星的发射成本仍然很高，现在来看，与具有竞争力的地面发电费用相比，宇宙太阳能发电仍然很不合算。因此成本结构的改革也必不可少。根据日本政府于2009年9月制定的《宇宙基本计划》提出的目标，如果宇宙太阳能发电研究开发项目入选可获重点扶持的9个研究主题范围，就有望在今后10年之内进入实用化阶段。宇宙太阳能发电目前还没有入选“事业分类”计划，其问题的关键在于日本的财政状况不佳。
在福岛核电站事故以后，虽然自然能源开发方面政策暖风不断，但除了开发费用不断增加之外，关于新能源的优化组合研究仍然没有得到深入。着眼未来，日本今后将形成什么样的能源结构？如何安排新技术普及的优先等级？这些讨论的结果很可能导致开发计划的调整。尽管如此，这项技术发展到今天，在全球范围内还是出现了重新评价的动态。在美国，去年NASA将宇宙太阳能发电选为新一代技术概念研究主题之一，而且已经将今后进行实证试验纳入视野。而最为积极的则是中国。中国目前正在重点分析发达国家的研究成果，今后将加快自主技术研发步伐，并力争到2050年将技术投入商用领域。
在“宇宙太阳能发电系统”研究领域，日本处于领先水平，但该技术最终能否问世还是未知数。从预算效率观点来看，在发展过程中可能遭遇节外生枝。不过，虽然中断研究非常简单，但在重启研发之后，要追回开发竞争方面的差距并积累研发过程中获得的宇宙相关技术则并非易事。在审视研发进度、成本以及世界动态的同时，积极进行冷静的讨论，这对日本将来提高技术实力不可或缺。
（日经新闻产业部 宫东治彦）
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上述计划被称为“宇宙太阳能发电系统”。该计划具体内容是，首先要将铺设太阳能电池板的2.5公里见方的巨大装置发射到大气层外的静止轨道上，然后在距离地面3万6000公里的高空进行发电。接下来，这个系统会将电力通过微波形式传输到设置于海面等处的直径4公里左右的地面接收装置。根据推算，拥有100万千瓦发电能力（相当于1座核电站）的1颗卫星的成本大约为1.2万亿日元（包含卫星发射费用）。日本提出的这个庞大计划力争在2030年进入实用化阶段。
宇宙太阳能发电的历史非常悠久。在世界性的太空竞赛后，在遭遇石油危机的上世纪70年代，美国国家航空航天局（NASA）等机构就已经着手研究宇宙太阳能发电技术。但是，由于巨大的成本和优先级观点，其后的研究逐渐偃旗息鼓。反观日本，在历经2次石油危机的上世纪80年以后，日本的大学和研究机构一直都在默默地进行宇宙太阳能发电技术的研究。而全面展开研究工作则是在上世纪90年代后半期。作为未来能源的开发构想，日本通产省（现经济产业省）于2000年前后提出了研发宇宙太阳能发电系统的构想。实际上，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA，其前身是宇宙开发事业集团（NASDA）等）与宇宙相关领域的13家民间机构于1986年组建了财团法人无人宇宙实验系统研究开发机构（USEF），这个机构正在研发卫星相关领域的技术和传输技术等。
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| 宇宙太阳能发电系统示意图(USEF提供) |
在宇宙空间中进行太阳能发电拥有如下优势。最大的优势在于，与地面不同，可以不受昼夜和天气条件制约。此外，太阳能发电设施在宇宙空间中可24小时连续运转，发电量最高可达地面的10倍。出身于重工业企业、在USEF主管研发的技术总部团队经理布施嘉春强调说，“作为可以永恒发电的大容量基础电源，该设施非常值得期待”。当然，目前仍然有很多难题需要攻克。首先是传输技术。虽然目前设想的是使用与微波炉相同的微波，但必须降低供电损失，研发高效率的传输技术。其次，在向地面传输微波之际，需要验证安全性，也就是要验证是否会对飞机和电子设备以及各种生物产生影响。为防止意外事件，有人提出将信号接受区域设定为人类和飞机禁止进入的区域。
不过最大的难题仍然是经济效益。从高效太阳能电池的开发、轻量高性能供电天线和轻量大型卫星到高性能地面接收天线，无一不需要进行技术革新。此外，目前卫星的发射成本仍然很高，现在来看，与具有竞争力的地面发电费用相比，宇宙太阳能发电仍然很不合算。因此成本结构的改革也必不可少。根据日本政府于2009年9月制定的《宇宙基本计划》提出的目标，如果宇宙太阳能发电研究开发项目入选可获重点扶持的9个研究主题范围，就有望在今后10年之内进入实用化阶段。宇宙太阳能发电目前还没有入选“事业分类”计划，其问题的关键在于日本的财政状况不佳。
在福岛核电站事故以后，虽然自然能源开发方面政策暖风不断，但除了开发费用不断增加之外，关于新能源的优化组合研究仍然没有得到深入。着眼未来，日本今后将形成什么样的能源结构？如何安排新技术普及的优先等级？这些讨论的结果很可能导致开发计划的调整。尽管如此，这项技术发展到今天，在全球范围内还是出现了重新评价的动态。在美国，去年NASA将宇宙太阳能发电选为新一代技术概念研究主题之一，而且已经将今后进行实证试验纳入视野。而最为积极的则是中国。中国目前正在重点分析发达国家的研究成果，今后将加快自主技术研发步伐，并力争到2050年将技术投入商用领域。
在“宇宙太阳能发电系统”研究领域，日本处于领先水平，但该技术最终能否问世还是未知数。从预算效率观点来看，在发展过程中可能遭遇节外生枝。不过，虽然中断研究非常简单，但在重启研发之后，要追回开发竞争方面的差距并积累研发过程中获得的宇宙相关技术则并非易事。在审视研发进度、成本以及世界动态的同时，积极进行冷静的讨论，这对日本将来提高技术实力不可或缺。
（日经新闻产业部 宫东治彦）
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