宇宙光伏发电：向地面输送无尽的能源

这项研究目前还面临着许多有待解决的技术课题，目前预计的开发费用将超过1～2万亿日元。据称最快2040年实现。虽然路途艰难，但实用化，就能改变整个世界的能源产业。

所谓宇宙光伏发电，是要在3.6万公里高空的同步卫星轨道设置上专用卫星，在宇宙空间利用太阳能发电，再把电能转换为电波，输送到地球。最后在地面的受电基地再恢复成电能。

在没有云层遮挡的宇宙空间，可以不间断地稳定发电，因此与地面的光伏发电相比，发电效率约是后者的10倍。而且，向地面的受电基地定点供电的方式也具有较大的优势。只要建设好受电基地，即便是深山、海上等交通不便的场所，也可以大量供应发电过程碳排放为零的清洁电力。

而且，在宇宙空间生产的无穷的电能，还可以从日本拥有的卫星，输送给其他国家。让没有资源的日本转型为能源出口国，也不再只是梦想了。
 

美国冻结开发计划，日本一马当先

宇宙光伏发电的方案是在1968年由美国的Peter Glaser博士提出的。之后一直以美国宇航局（NASA）为中心推进研发。但现在，出于财政等原因，NASA的开发计划遭到了冻结。部分民营企业虽然也在继续进行研究，但没有取得突出的成果。

于是，从1980年代开始参与研发的日本冲到了领跑的位置。文部科学省等管辖的日本宇宙航空研发机构（JAXA）与经济产业省下属的宇宙系统开发利用推进机构合作，正在联手开发基础技术。

宇宙系统开发利用推进机构系统开发部担当部长中村修治自豪地说：“还在继续开展研发的国家只有日本。我们引领着世界。”

宇宙光伏发电系统如上图所示，大致分三个阶段。

首先是设置在宇宙空间的卫星利用太阳能发电，将电能转换成微波或者激光。这是第一阶段。接下来是准确向地面输送电波。最后利用地面的天线接收电波，重新复原成电能。

其中最大的课题是卫星。使用过去研发的主流——微波作为供电方式时，设置在宇宙空间的发电卫星的成本非常高昂。

利用宇宙太阳能生产1座核电站的发电量，即100万千瓦，必须在宇宙空间内，铺设约2公里见方的太阳能电池。如果达不到这样的面积，从宇宙空间到地面，在3.6万公里的供电过程中，电波将会扩散。使用上面提到的太阳能电池时，在地面上也需要设置直径约为4公里的受电天线。

由于需要的卫星体型巨大，发射成本自然也是巨大。

以发电量为100万千瓦计算，资材的重量约为1.5万吨。即使每次能够发射50吨，也要发射300次。因此，资材的运输不能使用一次性火箭，必须将航天飞机等可以重复使用的太空飞机实用化。在此前提下估算，整体的成本至少需要1～2万亿日元以上，“考虑到利润，以现在的技术还难以实现”（JAXA工作人员）。

供电方式不只是手机等使用的微波。JAXA还考虑采用波长仅为微波约5万分之1的激光。

微波可以不受天气影响进行供电，但如上所述，微波存在导致负责供电的卫星和负责受电的天线大型化的问题。另一方面，激光虽然能实现装置的小型化，但容易受到云和雨的遮挡，无法充分发挥宇宙太阳能的优势。而且，如果天线受电不准确，还有可能危害人体健康。二者都各有长短。

除此之外，包括如何确保设置受电天线的大片用地、如何取得宇宙光伏发电使用的电波波段在内，课题还有很多。

考虑到这些情况，美国决定冻结计划。那么，日本为什么还在坚持研究呢？

这从2015年3月在兵库县内进行的验证实验可以一探究竟。