太陽能發電是近年全球最受歡迎的再生能源,不過最大缺點就是「晚上無法發電」,必須仰賴儲能系統才能維持人類一整天都要用電的需求。不過,日本宇宙開發利用推進機構(Japan Space Systems)近期公布「宇宙太陽能」初步實驗成功,團隊成功在7000公尺高空以無線方式傳送電力回地表,成為世界上第一次成功的實驗,為「宇宙太陽能」發展踏出重要的第一步!

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日本「宇宙太陽能」有望成真!關鍵第一步實驗成功了

日本宇宙開發機構Japan Space Systems自2015年開始,就獲得日本經濟產業省委託,針對「宇宙太陽能」(Space Solar Power System: SSPS)進行開發研究,進行實踐的「OHISAMA」項目則是在2023年正式展開。

到了2024年12月3日至6日,地球上第一場超遠距離「無線電力傳輸」試驗展開,日本宇宙開發機構團隊成功在7千公尺(7公里)高空、700公里時速飛行的飛機上,將電力轉換成無線電波,並成功將無線電波聚集成束狀,精準朝地表的接收器上發送,最終連續4天共40次測驗,都在地表上測到了傳來的電力,本次實驗宣告成功。

▲日本宇宙開發利用機構開發團隊,成功自7,000公尺高空將電力傳輸回地表,完成「長距離電力輸送」的實證。(圖/jspacesystems)
▲日本宇宙開發利用機構開發團隊,成功自7,000公尺高空將電力傳輸回地表,完成「長距離電力輸送」的實證。(圖/jspacesystems)
事實上,這項「遠距離電力傳輸」實驗,就是「宇宙太陽能」想要發展最關鍵的一步,因太陽能若想要不受地表白天、夜晚變化的限制24小時不間斷發電,就必須要在高軌衛星上設置太陽能板,並在離地球上空約3.6萬公里的地球同步軌道(GEO)運作,並把電力轉換成電波以無線方式傳回地球。

24小時不間斷發電不再科幻!宇宙太陽能最快2035現身

因此,日本宇宙開發利用機構開發團隊,成功自7,000公尺高空將電力傳輸回地表,完成「長距離電力輸送」的實證,為「宇宙太陽能」的未來發展注入一劑強心針。

進入2025年,團隊已經展開下一階段測試,準備邁向「太空」實測階段。目前團隊設計中的太陽能衛星約為洗衣機大小,重量約180公斤,將是一顆距離地表約400公里的低軌道(LEO)運行的低軌衛星。

▲宇宙太陽能的終極目標,是在離地球約3萬6千公尺高空的高軌衛星上設置太陽能板,並把電力轉換成微波傳回地球。(圖/jspacesystems)
▲宇宙太陽能的終極目標,是在離地球約3萬6千公尺高空的高軌衛星上設置太陽能板,並把電力轉換成微波傳回地球。(圖/jspacesystems)
這顆衛星收集的太陽能,將以赫茲(Hz)範圍的電磁波傳輸至位於日本長野縣諏訪市的地面站。該地面站由13個接收天線組成,總面積達600平方公尺,能捕捉輻射並轉換成可用電能。初步測試目標是傳輸1千瓦電力,約能驅動一台咖啡機或洗碗機一小時。

日本宇宙開發利用機構顧問Koichi Ijichi表示,這次任務象徵著邁出決定性的一步,若能距離400公里也能送電成功,代表著「宇宙太陽能」將能提供不受地球天氣影響的乾淨能源,真正推進未來太空太陽能發電站的實現。

▲宇宙太陽能衛星的未來構想圖。(圖/jspacesystems)
▲宇宙太陽能衛星的未來構想圖。(圖/jspacesystems)
日本宇宙開發利用機構公布的「宇宙太陽能」開發計劃書也寫到,2025年正是這項科技開發的關鍵期,從地上長距離實驗跨入宇宙實驗階段,團隊更預期在2030至2035年間,在小型衛星上將太陽能發電效率提升至30%、宇宙送電效率提升至70%,到2050年預計完成大規模發電且商用化的「宇宙太陽能」。

▲日本宇宙開發利用機構公布的「宇宙太陽能」開發計劃書,可以看出2025年是整個計畫的關鍵期,地面測試已成功,進入太空階段。(圖/jspacesystems)
▲日本宇宙開發利用機構公布的「宇宙太陽能」開發計劃書,可以看出2025年是整個計畫的關鍵期,地面測試已成功,進入太空階段。(圖/jspacesystems)
資料來源:jspacesystems