空間太陽能電站的研發(fā)概述　　

　　從長遠、可持續(xù)發(fā)展的角度看，利用新的、清潔的、取用不竭的太陽能在地球同步軌道上發(fā)電，建設(shè)空間太陽能電站（也稱天基太陽能電站，以下簡稱空間電站），以無線電力傳輸方式向地面供電，替代現(xiàn)在的以燃油、燃氣和燃煤為主的發(fā)電和有線電力傳輸方式，是一條長期可持續(xù)發(fā)展和對應(yīng)全球能源危機和氣候變暖的有希望的途徑。

　　1968年美國Peter Glaser博士提出，在地球同步軌道上這一可以連續(xù)穩(wěn)定接收太陽能的空間帶上，建設(shè)空間太陽能電站，將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，利用無線電力傳輸方式將電力傳送到地面使用的設(shè)想。之后，美國為研發(fā)空間太陽能電站做了很多工作，提出了多種不同構(gòu)型的空間電站設(shè)想方案。一般說來，空間太陽能電站主要的組成是3大部分。如圖所示的是一個利用微波無線電力傳輸方式的空間電站構(gòu)想，圖中：1是太陽能轉(zhuǎn)換為電能的空間部分；2是將電能發(fā)送到地面的空間天線部分；3是地面接收無線電力的接收天線陣部分。

　　從Peter Glaser博士提出百萬千瓦級空間電站的設(shè)想以來，如今四十幾年已經(jīng)過去，雖然連一個能夠稱得上試驗性的空間電站都沒有研發(fā)出來，但是社會，特別是航天技術(shù)、光電技術(shù)和材料科學(xué)等的巨大發(fā)展和進步，已建立起研發(fā)空間電站的科學(xué)、技術(shù)和經(jīng)濟基礎(chǔ)。

　　空間電站，在可預(yù)見的未來，將會是尺寸、質(zhì)量和規(guī)模最大的空間基礎(chǔ)設(shè)施。例如一個基本上可作為主力電站的10萬千瓦的空間電站，太陽電池的面積可能大于1平方千米，傳輸電力的天線直徑可達百米量級。如何構(gòu)建這么大的航天器？如何把它送到地球同步軌道上定點？如何控制？電力如何傳送到地面？按現(xiàn)在的水平，只能說出有什么基礎(chǔ)和有什么途徑可供選擇。要達到具有空間電站的研制和建設(shè)能力的水平，還需要做大量的研究、發(fā)展、試驗和驗證工作，需大量地自主創(chuàng)新，需攻克若干關(guān)鍵技術(shù)，也需要國際合作，還有很長的路程和很多的困難需要跨越和克服。

　　但是“千里之行始于足下”，只要認準充分利用太陽能是可持續(xù)發(fā)展，是解決全球能源危機和氣候變化的可行的重要途徑，清楚空間電站能提供穩(wěn)定的、巨大電力，認清建設(shè)空間電站任務(wù)的艱巨，那么就應(yīng)該及早啟動空間電站的研發(fā)，一步一步，有序、有效地勇往直前向建設(shè)空間電站的目標前進。

　　日本已啟動研發(fā)空間電站，在2009年4月發(fā)布的10年《宇宙基本計劃》的4項開發(fā)項目中的一項就是“天基太陽能發(fā)電研究開發(fā)”。

　　建設(shè)空間電站有可能引發(fā)一場新的技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命

　　錢學(xué)森先生在《我們要發(fā)展“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的理論》一文中提到科學(xué)是人認識客觀世界的學(xué)問，其飛躍就是科學(xué)革命，提到“改造客觀世界的學(xué)問是技術(shù)”，“技術(shù)的飛躍是技術(shù)革命，毛澤東同志曾明確提出過這個概念。由科學(xué)革命、技術(shù)革命又會引起經(jīng)濟基礎(chǔ)的飛躍，這就是產(chǎn)業(yè)革命”。空間電站是人類開發(fā)利用空間太陽能的基礎(chǔ)設(shè)施。發(fā)展空間電站將從根本上改變?nèi)祟惱煤瞳@取能源的地方，從地面（含海洋）和地下（含水下）變到天上；改變能源的利用方式，一次能源從多種方式并行變?yōu)橐蕴柲転橹鳎桓淖冸娏鬏數(shù)姆绞剑瑥挠芯€傳輸?shù)綗o線傳輸。這三大改變都是前所未有的、重大的、影響深遠的改造客觀世界的大變革，會極大影響人類的社會、經(jīng)濟和生活。

　　建設(shè)空間電站促成的上述3個方面的重大變革，不是現(xiàn)有技術(shù)能夠辦到的，需要以現(xiàn)有技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)高跨越，實現(xiàn)飛躍。航天運輸能力方面要大幅度提高，運輸成本大大下降。材料性能方面，光電池、超導(dǎo)材料、輕型結(jié)構(gòu)材料等要有極大提高，能量轉(zhuǎn)換和傳輸效率要達到很高水平。因此，空間電站的研發(fā)就需要投入很大的人力、物力、資力、財力，可能需要幾個年代的時間，才能達到具有建設(shè)空間電站基礎(chǔ)設(shè)施的能力和水平，從發(fā)展空間電站引發(fā)的重大人類社會、經(jīng)濟和生活的變革看，空間電站的建設(shè)可能會引發(fā)一場技術(shù)革命，還可能會引起新的產(chǎn)業(yè)革命，其意義十分重大，一定要給予足夠的重視！

　　發(fā)展空間電站可能會促進國際的合作，也可能引起劇烈的競爭。從國際環(huán)境看，相對而言，我國可以算作具有較好的研發(fā)空間電站的科學(xué)、技術(shù)和經(jīng)濟基礎(chǔ)的國家之一，宜在可能引發(fā)的這場技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命中，抓住機遇面對挑戰(zhàn)，扮演一個有分量、有地位的角色，從而獲得我國應(yīng)該獲得的權(quán)利和收益。

　　（作者單位：中國空間技術(shù)研究院。王希季，中國科學(xué)院院士、“兩彈一星”功勛獎?wù)芦@得者；閔桂榮，中國科學(xué)院、中國工程院兩院院士。）