航天太空舱的发电系统是如何运用的？

卫星太阳能发电系统，简称“太空电站”，这满满科技感的名字一下子就能把我们引入科幻的世界，但这并不是科幻，而是现实，更令人感到意外的是，早在1968年，卫星太阳能发电系统就已经成功申请了专利，而这个专利的所有人就是航空工程师彼得·格拉瑟。

彼得·格拉瑟是“太空电站”的专利所有人，但最早提出这个概念的人并不是它，关于太空电站的历史可以向前追溯到1941年，最初提出这个概念的人是著名的科幻小说作家艾萨克·阿西莫夫。卫星太阳能发电系统到底是什么呢？其实顾名思义，就是一种在太空中收集太阳能量的系统，说得更加通俗一点，就是在太空中架设太阳能电池板。收集太阳能量在地面上不是就行吗，为什么要把太阳能板搬到太空上去呢？这是因为在地面上所能收集的太阳能量十分有限。

太阳通过氢核聚变，每时每刻都在向外释放巨大的能量，以现在人类的能源消耗速度来算，太阳一秒钟所释放的能量就可以供全人类使用25万年。

太阳所释放的能量如此巨大，所以物理学家弗里曼·戴森才会提出著名的“戴森球”概念，其大意就是在太阳周围建造一个包裹太阳的能量收集装置，用以收集太阳的能量，目前人类已经将戴森球视为第二宇宙文明实现的标志。对于还没有达到第一宇宙文明的人类而言，戴森球的设想显然过于前卫了。戴森球不行，但建造太空电站却是切实可行的，而之所以要把太阳能板搬到太空中去，是因为在地面上实在收集不了多少能量。太阳每秒钟向地球输送的能量如果以瓦来计算的话，约为17亿亿瓦，而这么多的能量，我们能够收集到的又有多少呢？

在我国内蒙古自治区阿拉善左旗西南部和中部边境存在着一个总面积为4.3万平方公里的沙漠区域，我们称之为“腾格里沙漠”，在这里我国建造了世界上发电量最大的太阳能公园，在43平方公里的区域内，整齐排布着一眼望不到边际的光伏太阳能板，这个太阳能公园为国家提供了1500兆瓦的发电量。

这个数字很厉害，但与太阳为我们输送而来的能量相比却不值一提，这是因为浓密的大气层将大量的太阳能量都阻挡在了地球之外，所以我们才需要把太阳能电池板搬到太空中去。现在的人类有这个能力吗？还真有，现在的工程技术水平已经完全可以满足建造太空电站的需求，所以包括我国在内的很多国家都在进行太空电站的可行性研究，甚至已经有国家发射探测器进行相关的探测研究了。

建造太空电站虽然不难，但将所收集到的太阳能量回传却是个问题。

最简单的办法就是利用微波进行能量回传，因为微波不会被地球大气所吸收，因此可以将太空电站放到更高的位置上去，比如放到地球同步轨道。将太空电站放到地球同步轨道的好处是，电站无需围绕地球绕圈，可以始终处于与地球相对的同一位置上，所以只需要在地面上建造一个对应的微波接收装置就可以了，但问题是微波会随着传输距离的增加是向外发散，所以地面接收装置也要十分巨大，直径可能会达到几公里、乃至十几公里。

如果不想建造这么大的地面接收装置，那就只能利用激光来进行能量回传了，激光不会发散，所以只需要一个很小的接收器，但问题是激光会被大气吸收，为了减少损耗，就只能降低太空电站的高度。

由于降低了太空电站的高度，电站无法位于地球同步轨道上，为了避免掉下来，就只能围绕地球转圈，而且转的速度还得足够快，所以就必须在与太空电站运行轨道相对的区域内建造大量的地面接收装置，这同样很困难，而且还涉及到复杂的国际合作问题。

当然，太空电站所收集的能量也不是非要传回来，也可以“现收现用”。用在哪里呢？用在飞机上，现在电动汽车越发普及，但电动飞机却进展缓慢，原因就是电池的能量密度低，飞机携带电池会大幅增加自身载重，但如果直接在飞机上配备激光能量接收装置，让太空电站接收的能量直接传送到飞机上，问题就迎刃而解了，而且是一举两得，一方面电动飞机解决了电力问题，另一方面太空电站也解决了能量回传的问题。所以在未来，太空电站很可能与电动飞机携手亮相。