太空中的太阳能电站听起来像是科幻小说：巨大的太阳能电站漂浮在太空中，向地球传输大量能量。这个概念最早由俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基于1920年代提出，长期以来主要激励了作家。然而，一个世纪后，科学家们正在将这一概念变为现实。欧洲航天局已经认识到这些努力的潜力，并正在寻求资助此类项目，预测我们从太空获得的第一种工业资源将是“无线电力”。气候变化是我们这个时代最大的挑战，因此有很多利害关系。
从全球气温上升到天气模式的变化，气候变化的影响已经在全球范围内感受到。克服这一挑战将需要我们对能源的产生和消费方式进行根本性的改变。近年来，可再生能源技术有了显著的发展，效率提高且成本降低。但它们的一个主要障碍是它们不能提供持续的能源供应。风力和太阳能农场只在有风或阳光时产生能源——但我们每天都需要全天候的电力。最终，我们需要找到一种大规模储存能源的方法，然后才能转向可再生能源。
在太空中产生太阳能可能是一个解决办法。这样做有很多优势。一个基于太空的太阳能电站可以全天24小时面向太阳。地球的大气层也会吸收和反射部分阳光，因此大气层外的太阳能电池将接收更多的阳光并产生更多的能量。但一个关键的挑战是如何组装、发射和部署如此大的结构。一个单一的太阳能电站可能需要达到10平方公里，相当于1400个足球场的面积。使用轻质材料也将是关键，因为最大的成本将是将电站用火箭发射到太空的费用。
一个建议的解决方案是开发成千上万的小型卫星群，它们将聚集在一起并配置成一个单一的大型太阳能发电机。2017年，加州理工学院的研究人员概述了一个模块化发电站的设计，由数千个超轻太阳能电池瓦片组成。他们还展示了一个原型瓦片，每平方米仅重280克，类似于纸板的重量。
最近，制造领域的发展，如3D打印，也正在被考虑用于此应用。在利物浦大学，我们正在探索新的制造技术，用于在太阳能帆上打印超轻太阳能电池。
太阳能帆是一种可折叠、轻便且高度反射的膜，能够利用太阳辐射压力推动航天器前进而不需要燃料。我们正在探索如何将太阳能电池嵌入太阳能帆结构中，以创建大型、无燃料的太阳能电站。这些方法将使我们能够在太空中建造电站。实际上，有一天可能可以从国际空间站或未来的月球门户站制造和部署单元。这样的设备实际上可以帮助在月球上提供电力。
可能性不止于此。
虽然我们目前依赖来自地球的材料来建造电站，但科学家们也在考虑使用来自太空的资源进行制造，如在月球上发现的材料。另一个主要的挑战将是将电力传输回地球。计划是将太阳能电池的电力转换成能量波，并使用电磁场将它们传输到地球表面的天线上。天线然后将波转换回电力。由日本宇宙航空研究开发机构领导的研究人员已经开发了设计并展示了应该能够做到这一点的轨道器系统。
在这个领域还有很多工作要做，但目标是太空中的太阳能电站将在未来几十年内成为现实。中国研究人员设计了一个名为Omega的系统，他们计划在2050年之前投入使用。这个系统应该能够在峰值性能下向地球电网供应2GW的电力，这是一个巨大的量。要产生那么多的电力，你需要在地球上使用超过六百万个太阳能电池板。
较小的太阳能卫星，如那些设计用于为月球漫游车供电的卫星，可能会更早投入使用。全球的科学界正在投入时间和精力开发太空中的太阳能电站。我们希望它们有一天能成为我们对抗气候变化的重要工具。