天基太陽能，而非可控核聚變，将徹底解決人類能源問題？

太陽能電池闆。（新華社記者 謝晗/圖）

2022年4月7日，Elon Musk在社交媒體說：相比從太陽到達地球的巨大能量，人類所利用的太陽能微乎其微！每平方公裡太陽能功率約為1GW。以目前的太陽能發電裝置能效比來看，每平方公裡可産出約為200MW的發電功率。換句話說，得州一個小角落（鋪滿太陽能闆）就能滿足整個美國的用電需求。

Musk這段話是在推廣其Solar City（太陽城）公司，并未明确說要上馬“天基太陽能”項目。但結合其近期一些零散言論，以及近些年的産業布局，他很可能會涉獵這片新奇的區域。

2021年，Musk曾說；他并不認為“可控核聚變”有那麼重要，因為太陽就是最大最完美的核聚變反應堆，為何不充分利用其能量，而要另起爐竈？

當年底，在參加國際宇航大會時，有“環保主義者”質問：你每年發射那麼多火箭、排放那麼多溫室氣體，究竟為什麼？就因你個人想去火星麼？Musk回複：太陽能才是清潔能源，而天基太陽能的能量密度更大，目前的發展過程将有利于未來長久環保……一席話戳中“環保主義者”的心。

地球能源均來自太空，其中主要源自太陽：地球接受的太陽能量總功率約為1.7×10＾14KW，其中47%穿過大氣層到達地表，其餘被大氣層反射、散射所衰減，而這些能量隻占太陽總輻射能量20億分之一，真可謂滄海一粟。但使用率極低的另一面，就是潛力巨大。

但現有的太陽能地面發電站并不理想，首先，其占地面積太大，人類還需要土地進行耕種、生活。而且在地球上，每天半數時間是黑夜，工作時隻有一半。

雲層和空氣污染，對陽光的遮擋、衰減，是影響太陽能發電效率的主要因素：底層大氣中的顆粒污染物形成氣溶膠，會阻擋陽光透射，并沉積在太陽能面闆上，在污染較嚴重地區，甚至會導緻太陽能發電效率下降50%以上。

天基太陽能，不占用地面，節省了珍稀的地球資源；沒有大氣反射、散射效應，太陽輻射接受率達100%；在太陽同步軌道上無晝夜交替，每天24小時持續工作；沒有陰晴冬夏變化，每年365天工況恒定；也沒有因沙塵積累、材料氧化等而導緻發電效率逐漸降低問題。以目前科技水準，機關面積太陽能闆的發電效能比地面站提升5倍。

考慮到未來幾十年科技進步：基于石墨烯、納米材料等發展的“太陽能膜”的品質将減輕到目前“太陽能闆”的零頭；太陽能發電媒體的能效提高20%-30%；如果向金星軌道方向推進天基太陽能基站，使其更靠近恒星，所獲得的“太陽常數”将更高，其機關面積發電效能提升10倍，是遠景，不是夢。

或許，“天基太陽能”是取代目前地球上大多數化石能源消耗、較少污染和溫室氣體排放、大幅度滿足環境訴求的手段。

能源匮乏的日本，很關注“天基太陽能”。2009年9月，三菱電氣和IHI合作開始了價值2萬億日元（210億美元）的項目，計劃在30年内在太空建造大型太陽能發電場，并将能量傳回地球。

2014年，日本“清水建設”公布了“月環”計劃：環繞月球赤道的太陽能闆，長度近1.1萬公裡，産生約1.3萬TW（太瓦，10＾12W）能量，而目前全球每年耗電量約為15TW，不得不說：日人的野望夠猛。

2015年3月，日本三菱公司在能量無線傳輸方面取得突破：科學家成功利用微波将1.8KW電能，隔空傳輸到約55米距離。雖然距實用還非常遙遠，但終于邁出了第一步，奠定了從太空将能量傳輸到地球的科技基礎。

但日本的“天基太陽能”研發進展，不會太順利。因為太空發射成本非常昂貴，如果沒有低成本發射科技，一切太空開發，都隻能停留在科幻層面。日本貿易部和日本宇航探索局承認：“天基太陽能”費用異常昂貴，火箭單次發射費用就達1.05億美元左右。而目前日本航天的短闆在于：尚未掌握可複用火箭科技。

美國NASA和能源部門，在過去30年間，花費了8000多萬美元，間斷性研究了“天基太陽能”，但實際進展不大。原因在于：一來NASA自己也未掌握低成本發射科技，二來美國是能源輸出國，對“天基太陽能”需求并不緊迫、強烈。

而中國是人口多、能源少的大國，對太陽能當然更感興趣。2016年，大陸已開始進行“天基太陽能”研究，并制定了“四步走”戰略，設想在2036-2050年間，建造自己的實驗性天基太陽能發電站，運作壽命約30年。

Musk擁有極大優勢：他擁有航天企業、太陽能企業，擁有統一決策與管理，在自己系統内資源整合的優勢。而競争方則需跨産業、跨部門、行政性協調。是以，Musk的企業總能以更快速度、更低成本，進行市場響應。

其競争方都尚未掌握可複用火箭科技，SpaceX在這塊市場已“吃獨食”近6年。根據其競争方的研發進度，這種“吃獨食”狀态還要再持續3-4年。即便幾年後競争産品出現，SpaceX的第二代新型可複用火箭，亦将擁有領先一代的科技與成本優勢。

Musk擁有所需優勢，距“天基太陽能”最近，他會放棄這個還沒有實際競争對手的未來領域麼？放棄再次領先“吃獨食”的機會麼？或許，他隻是在這一領域保持低調、沒有正式并開自己的計劃罷了，而在媒體和自媒體上的隻言片語顯示出，其在“天基太陽能”方面并非完全沒有想法。

對于整個人類而言，站在“星際時代”門檻上，星際遠航、暗物質暗能量、時空翹曲等等，都太過于科幻、過于遙遠，“天基太陽能”才是最現實的近未來太空開發項目之一。

能源是最現實的财富追求。如果，在未來幾十年，這項浩大工程将開始動工，并延續數百年，将成為人類未來最偉大的工程之一，同時也能為航天、太陽能、AI、電力、制造業、基礎建設等相關産業，提供數以千萬計的新就業機會，這些新興就業崗位将傳承幾代人，甚至更長遠。

美逸君