“远距离无线传能技术”是难关

发电效率高、持久、清洁，不受季节、昼夜变化影响，甚至还能作为深空探测能源系统的候选方案，使航天器摆脱巨大的太阳能电池翼......空间太阳能发电这种“颠覆性技术”，国内十几年前便已展开讨论。

2006年，中国航天科技集团公司组织空间太阳能电站概念研讨会；2011年，王希季、闵桂荣、周炳琨、梁思礼和龙乐豪等多位院士专家提出“发展空间太阳能电站从根本上解决能源和气候变化危机的建议”。

2014年，国家层面组织专家开展“太空发电站发展规划及关键技术体系”论证工作，并提出中国空间太阳能电站发展路线图：

第一阶段是在2030年左右建设兆瓦级空间太阳能试验电站，实现应急供电并开展科学研究；第二阶段是在2050年前具备建设吉瓦级商业化空间太阳能电站的能力，满足国家可持续发展对能源安全的战略需求。其中第一阶段，又分三步走。首先进行关键技术的地面及浮空器试验验证；其次是进行高空超高压发电输电验证；最终进行空间无线传能试验。

经过十几年的讨论，技术原理早已不是问题，路线图也早就提出，为什么现在才开始建设实验基地？主要还是因为空间太阳能电站真正建设起来难度较高，投入成本巨大，因此是否应当发展空间太阳能电站在国内也存在很大争议。

空间太阳能电站概念图

空间太阳能电站的难点之一是无线传输能量技术。

“大功率空地能量传送？一个失误就是烧烤现场。”曾有网友如此评论道。

调侃归调侃。按照设计构想，中国空间太阳能电站将距地面3.6万公里，位于地球的同步轨道上，属于高轨道。而大多数卫星、空间站都在近地轨道上，例如国际空间站一般在距地表300多公里的轨道上运行。而空间太阳能电站的高度是空间站的100多倍。在这样的高度上进行能量传输，难度可想而知。

据《中国新闻周刊》报道，杨士中团队今年8月曾对外表示，太空电站的关键，在于将电从太空以无线的方式稳定地传输到地面电网，因此大功率、远距离无线传能技术的突破是一个必须跨越的难关，比如传输效率是否足够大，波束是否指向规定的接收口径，让误差尽可能缩小。这些技术都要先在浮空平台上做试验，为今后真正的空间太阳能电站打下基础。

目前，空间太阳能电站的远距离无线能量传输载体有微波和激光两种解决方案。相较而言，微波的能量传输效率更高，云层穿透损耗低，安全性较好，且技术相对成熟，因此现行方案多以微波传输为主。

长征八号火箭发射

空间太阳能电站的难点之二，是如何将电站组件发射到3.6万公里高度的地球同步轨道上。目前，人类最大的航天器——国际空间站重400多吨，而一个工业级空间太阳能发电站重达上千吨。因此，专家们也将空间太阳能电站称为航天与能源领域的“曼哈顿工程”。

2019年6月，由国防科技工业局主管的中国航天基金会发文指出，中国目前在研的长征9号重型运载火箭起飞推力达5873吨，最大起飞重量4137吨，能将140吨有效载荷送入近地轨道，同时具备50吨级地球同步轨道运力。以空间太阳能电站最小构型计算也需要发射至少140次，而且需要在两年周期内完成在轨组装，任务要求在一个月内至少发射六次重型火箭，不论是发射难度还是发射成本都无法接受。

中国航天基金会官方微信截图

不仅如此，还要考虑到空间太阳能电站的在轨组装难度。目前，空间站由几个舱段构成，组装时操作太空机械臂就可以实现，接口的控制也不须考虑过多。而太空电站需要组装大量的模块，组装时再采用空间自主交会对接方式将十分麻烦。

长期运行的安全性也是重要问题。首先是设备在太空中的运行安全问题，其次是微波辐射下对生态、大气、生物体等的影响问题。8月17日，《南华早报》援引北京交通大学一个研究小组去年的一项研究，称居民无法居住在距离1吉瓦空间太阳能电站地面接收站5公里范围内。

另外，不得不考虑的还有空间太阳能电站的成本问题。中国三峡水电站的总装机容量是2250万千瓦，截至2019年完工时，累计完成投资1849亿元。而被称作“太空三峡”的空间太阳能电站，按路线图2050年前具备吉瓦级（百万千瓦）发电能力，被传总投资约3000亿元，但真正投资数额目前还无法得知。

不过，中国航天基金会发文称，长征9号的运载能力有望大幅提升，我国在立项阶段就设定了三种型号，分别为拓展型，增强型和热核型，其中热核型为核动力推进装置，能将运载能力直接翻倍，空间太阳能电站的发射次数也减为70次左右，未来再加上火箭回收技术，其发射成本将会大幅下降。

在部分科学家看来，虽然“太空三峡”投入成本巨大，但收益也十分可观。中科院院士葛昌纯撰文称，空间太阳能电站的发展将极大地带动低成本运载、空间大规模建造等空间前沿技术的跨越式发展，为中国进一步和平利用太空、开发空间资源开辟新的空间，推动航天强国梦早日实现。

空间太阳能电站概念图