2013年02月07日10:50 來源：人民網-財經頻道
宇宙光伏發電系統使用相控陣天線（Phased Array Antenna）向地面發送放大的微波。相控陣天線是氣象雷達及飛機雷達等採用的技術，將多個小型天線排列在一個平面上。其特點是，即便不通過機械方式改變天線的朝向，也能通過錯開每個天線的電波相位，精密地控制無線電波的波束角。
進行一般通信時，為了向更多的人發送信息，需要在大范圍內發送低密度電波。但微波送電方式為了有效發送能量，需要將電波集中在地面目標（整流天線）上。因此，必須採用能夠精密控制波束角的相控陣天線等技術。但這種天線的控制非常困難，因為是由小型天線構成，部材成本也很高。宇宙光伏發電系統必須設置幾十億個小型天線。因此，作為可減少天線數量的替代技術，最近業界正在考慮採用無線LAN等使用的MIMO（multipleinput multiple output）技術。
宇宙天線可向接到指示信號（用來通知整流天線位置）的地方照射電波束。在照射的電波束中，90％以上的微波會到達整流天線。整流天線利用二極管對這些微波進行整流，再利用濾波器進行平滑處理，然后轉換成直流電流。
2030年后商用化？
從JAXA的開發藍圖來看，首先將在地面上進行數千瓦送電實驗。然后，在距離地面400∼500公裡的低軌道上設置篇首提到的小型衛星式發電系統，評估大氣等的影響及安全性。還將實施百萬瓦級發電系統實驗，並在國際空間站附近進行大型結構體組裝技術實驗。計劃在2030年以后，作為商用系統，在距離地面3.6萬公裡的靜止軌道上設置相當於一座核電站的1吉瓦（GW）規模發電系統（圖3）。
宇宙光伏發電系統的誕生地美國也在推進實用化進程。2007年公布了由美國能源部（DOE）制定的開發計劃方案，因2008年美國總統貝拉克·奧巴馬推出了促進導入可再生能源的“綠色新政”，宇宙光伏發電進一步受到關注。2009年美國加利福尼亞州大型電力運營商PG＆E與美國風險企業Solaren簽署合約，收購其構建的宇宙光伏發電系統提供的電力。計劃從2016年開始收購15年。
研究微波送電技術的京都大學生存圈研究所教授篠原真毅表示：“前幾天還接到了美國宇宙光伏發電系統風險企業的咨詢。民間似乎也在積極行動。”
安全性能否確保萬無一失
盡管宇宙光伏發電系統看到了實用化的曙光，但仍有很多問題需要解決（圖4）。比如，需要建造長數百米∼1公裡的宇宙天線。在太空建造如此巨大的結構體可以說是史無前例。此前人類在宇宙中建造的最大構造體是國際空間站（ISS），它也隻有73米×108.5米×20米左右。需要開發結構設計及材料等方面的新技術。此外，安全性和建造時的運輸成本也是大問題。不少人尤其擔心宇宙光伏發電使用的微波的安全性。
微波的安全性大多根據單位面積的能量密度（mW/cm2）來衡量。生物安全標准為1mW/cm2。宇宙光伏發電使用數公裡×數公裡的超大型整流天線接收微波，所以可在接收部附近降低能量密度，使其減小至不會對生物體帶來影響的范圍。但是，這種安全性以“理論上可以實現”為前提，吉瓦級大規模系統發生意外情況的風險並非為零。
如果宇宙天線的電波束失控，導致部分地方能量密度非常高的話，將會出現什麼情況？另外，飛機儀表及電子設備等就連受到能量密度極小的（μW/cm2）手機電波干擾，也有可能出現誤動作。如果碰到能量密度很高的電波，這些設備會沒有問題嗎？這是稍有不當就有可能轉變成軍事武器的系統，所以更需要採取萬無一失的安全措施。而且，成本方面，“建造成本是否真的能夠與最初的推算吻合”以及“能否取得與建設成本相符的收益”等，還需要從多個側面進行驗証。（日經技術在線！ 供稿）
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