日本政府2015年1月制定的“宇宙基本計劃”中，包含了一項要推進研發(fā)的“未來技術”。那就是使太陽能電池板漂浮在宇宙空間，將所發(fā)電力輸送到地面的“宇宙光伏發(fā)電系統(tǒng)”。
這項研究目前還面臨著許多有待解決的技術課題，目前預計的開發(fā)費用將超過1～2萬億日元。據稱最快2040年實現(xiàn)。雖然路途艱難，但實用化，就能改變整個世界的能源產業(yè)。
所謂宇宙光伏發(fā)電，是要在3.6萬公里高空的同步衛(wèi)星軌道設置上專用衛(wèi)星，在宇宙空間利用太陽能發(fā)電，再把電能轉換為電波，輸送到地球。最后在地面的受電基地再恢復成電能。
在沒有云層遮擋的宇宙空間，可以不間斷地穩(wěn)定發(fā)電，因此與地面的光伏發(fā)電相比，發(fā)電效率約是后者的10倍。而且，向地面的受電基地定點供電的方式也具有較大的優(yōu)勢。只要建設好受電基地，即便是深山、海上等交通不便的場所，也可以大量供應發(fā)電過程碳排放為零的清潔電力。
而且，在宇宙空間生產的無窮的電能，還可以從日本擁有的衛(wèi)星，輸送給其他國家。讓沒有資源的日本轉型為能源出口國，也不再只是夢想了。
美國凍結開發(fā)計劃，日本一馬當先
宇宙光伏發(fā)電的方案是在1968年由美國的PeterGlaser博士提出的。之后一直以美國宇航局（NASA）為中心推進研發(fā)。但現(xiàn)在，出于財政等原因，NASA的開發(fā)計劃遭到了凍結。部分民營企業(yè)雖然也在繼續(xù)進行研究，但沒有取得突出的成果。
于是，從1980年代開始參與研發(fā)的日本沖到了領跑的位置。文部科學省等管轄的日本宇宙航空研發(fā)機構（JAXA）與經濟產業(yè)省下屬的宇宙系統(tǒng)開發(fā)利用推進機構合作，正在聯(lián)手開發(fā)基礎技術。
宇宙系統(tǒng)開發(fā)利用推進機構系統(tǒng)開發(fā)部擔當部長中村修治自豪地說：“還在繼續(xù)開展研發(fā)的國家只有日本。我們引領著世界。”
宇宙光伏發(fā)電系統(tǒng)如上圖所示，大致分三個階段。
首先是設置在宇宙空間的衛(wèi)星利用太陽能發(fā)電，將電能轉換成微波或者激光。這是第一階段。接下來是準確向地面輸送電波。最后利用地面的天線接收電波，重新復原成電能。
其中最大的課題是衛(wèi)星。使用過去研發(fā)的主流--微波作為供電方式時，設置在宇宙空間的發(fā)電衛(wèi)星的成本非常高昂。
利用宇宙太陽能生產1座核電站的發(fā)電量，即100萬千瓦，必須在宇宙空間內，鋪設約2公里見方的太陽能電池。如果達不到這樣的面積，從宇宙空間到地面，在3.6萬公里的供電過程中，電波將會擴散。使用上面提到的太陽能電池時，在地面上也需要設置直徑約為4公里的受電天線。
由于需要的衛(wèi)星體型巨大，發(fā)射成本自然也是巨大。
以發(fā)電量為100萬千瓦計算，資材的重量約為1.5萬噸。即使每次能夠發(fā)射50噸，也要發(fā)射300次。因此，資材的運輸不能使用一次性火箭，必須將航天飛機等可以重復使用的太空飛機實用化。在此前提下估算，整體的成本至少需要1～2萬億日元以上，“考慮到利潤，以現(xiàn)在的技術還難以實現(xiàn)”（JAXA工作人員）。
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