北京事件8月13日消息，1941年，著名科幻作家艾薩克·阿西莫夫發表了短篇小說《推理》（Reason）。這是一個關於機器人和人工智能的警示故事，其奇特的背景設定至今仍被人津津樂道，那就是一個能收集太陽能，並通過微波向行星傳遞能量的空間站。
美國國家航空航天局的一位藝術家在1999年繪製的軌道太陽能發電場。像許多其他太空太陽能設計一樣，該設施需要許多連接部件，這意味着發射成本將非常高昂
在這篇作品之後，基於太空的太陽能利用就成為一個長盛不衰的新奇想法。如果人類能夠掌握這項技術並籌集資金將之實現，人類世界就有可能因此改變。
唐納德·布倫是美國最富有的房地產開發商之一，也閱讀了一些關於太陽能的書，他有能力為這一項目提供資金上的幫助。加州理工學院已經於近日宣布，自2013年以來，唐納德·布倫和他的妻子布麗吉特已經向該校捐贈了1億多美元，助力軌道光伏發電的實現。
這項宏偉的工程將需要一大筆錢，而且更重要的是，相關的工作已經進行了十多年。加州理工學院的一個團隊計劃在2022年底或2023年首次發射一個測試陣列。
“這是一件相當大膽的事情，”加州理工學院太空太陽能項目的聯合主管、電氣工程學教授阿里·哈吉米瑞說道。他認為，較長的時間線“能讓你抓住機會，承擔風險。有時這些機會會帶來回報，有時不會，但當你以一種受訓練的、有控制的方式去行動時，你最終會得到意想不到的結果。”
現年89歲的唐納德·布倫的大部分財富（估計在153億到161億美元之間）都用於在加利福尼亞州奧蘭治縣建造辦公樓和住宅。他是紐約市標誌性的大都會保險公司大樓的大股東，還為環境保護捐贈了土地和資金。他很少接受採訪，儘管加州理工學院的太空太陽能項目已經公開，但布倫對該項目的支持直到現在都是一個秘密。
高地球軌道是建造太陽能發電場的好地方，因為這裡太陽永遠不會落下，永遠不會有遮蔽的雲層。然而，為了產生大量的電力，以往的大多數設計都是不切實際的，不僅規模龐大，而且成本高昂，是當前人類社會負擔不起的。在工程師們的描繪中，有巨大的桁架結構，通常長達數公里；光伏板或鏡子安裝在桁架上，吸收或集中陽光，將光能轉化成直流電，然後通過激光或微波光束傳輸到地面。建造這樣一個裝置可能需要數百次火箭發射。在很多人看來，這註定是一項因為規模太大而無法成功的技術。
“真正需要做的是技術上的範式轉換，”該項目的負責人、加州理工學院應用物理和材料科學教授哈里·阿特沃特說，“我們談論的不是每平方米1公斤的重量，而是今天就可以製造的、每平方米只有100到200克的系統。我們有一個路線圖，希望能將這個範圍降至每平方米10到20克。”
那麼，這個路線圖如何實現？當然不可能一蹴而就，但我們可以改變思路，或許最大的改變就是製造模塊化的太陽能電池板。輕質的砷化鎵光電池將被連接到“瓦片”——由加州理工學院設計的太陽能板基本單元——每塊“瓦片”可能只有100平方厘米大小，相當於一個甜點盤。
關鍵在於，每塊“瓦片”本身就是一個微型太陽能發電站，配有光伏裝置、微型電子元件和微波發射器。所有“瓦片”將連接在一起，形成更大的“模塊”，面積或許能達到60平方米。數千個模塊將形成一個六邊形發電站，每條邊3公里長。這些模塊之間甚至沒有物理連接，沒有沉重的支撐梁和捆綁的電纜，質量也更少。
“你可以把它想象成一群魚，”阿特沃特說，“就像一大群相同的獨立元素在編隊飛行。”接下來，向地面接收器的能量傳輸將通過同步的相控陣微波信號來實現，這樣它們就可以在沒有移動部件的情況下進行瞄準。阿特沃特表示，這種傳輸本質上是安全的，因為微波能量不是電離輻射，其能量密度將“等於陽光中的功率密度”。
實現太空太陽能發電可能還需要幾年的時間。美國航空航天公司空間政策和戰略中心的分析師警告稱，這“不會是一個快速、簡單或全面的解決方案”。從互聯網衛星到美國國家航空航天局重返月球和登陸火星的計劃，太空發射的成本正逐步下降，而新的航天器也不斷升空。美國航空航天公司的分析師表示，地面電網可能不是太陽能衛星的第一批用戶，對此更有需求的將是其他太空飛行器，畢竟從環繞軌道的太陽能發電場接收微波束將比擁有自己的太陽能電池板更加實用。
“是否會增加大量額外的工作？是的，”哈吉米瑞說，“但其中一些以往曾作為主要看點的工作，我們正一步步地加以解決。”這一切都讓加州理工學院的工程師們興奮不已。“對我們來說，願意冒險是很重要的，”哈吉米瑞補充道，“我們在朝着具有挑戰性的問題前進，如果成功的話，我們的生活將大衛改善。”