自從20世紀(jì)70年代發(fā)生能源危機(jī)以來，人類便開始探尋新的清潔、安全可靠的可持續(xù)能源系統(tǒng)，包括空間太陽能電站（Solar Power from Space）。由于空間太陽能電站涉及無線功率傳輸（Wireless Power Transmission）、太陽能電池和航天航空等多方面技術(shù)，以及電子推進(jìn)器、磁懸浮火箭、復(fù)用型運(yùn)載器等設(shè)備的配合，空間太陽能電站到目前為止依然是“紙上談兵”。

空間電站的設(shè)想

早在1968年，美國的彼得.格拉賽博士就首次提出了空間太陽能電站（Solar Power from Space）的概念。

早在上世紀(jì)70年代開始，美國就開始了空間太陽能電站的研究，但經(jīng)眾多專家討論得出的結(jié)論是“科學(xué)上可行，而實(shí)踐中具有無法克服的困難”，因?yàn)樵诋?dāng)時建造一個5千兆瓦級的空間太陽能發(fā)電站需耗資3000億美元至10000億美元！而在近年，隨著石油價格的飛漲，能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)問題日漸突出，于是空間太陽能發(fā)電站再次成了關(guān)注的重點(diǎn)。美國、歐洲和日本競相開展各種相關(guān)技術(shù)和方案的研究。

1999到2001年期間，美國宇航局投資了2200萬美元，重新啟動了空間太陽能發(fā)電站研究計劃，并具體提出了美國空間太陽能電站的發(fā)展路線圖，以此為2030年的商業(yè)系統(tǒng)研制奠定了理論基礎(chǔ)。目前，美國宇航局和美國科學(xué)基金會共同出資，正進(jìn)一步開展關(guān)鍵技術(shù)研究和系統(tǒng)研究。

日本從上世紀(jì)80年代就開始了廣泛的SPS概念和關(guān)鍵技術(shù)研究。目前，日本共有200多名科學(xué)家分別在15個技術(shù)工作組中進(jìn)行相關(guān)研究。上世紀(jì)90年代起，日本陸續(xù)推出了SPS2000、SPS2001、SPS2002、SPS2003、分布式繩系SPS系統(tǒng)等概念設(shè)計，并且重點(diǎn)在微波傳輸、激光傳輸、材料及空間機(jī)器人技術(shù)方面開展了研究工作。據(jù)報道，日本的發(fā)展目標(biāo)是在2030年后實(shí)現(xiàn)1GW系統(tǒng)的商業(yè)運(yùn)行。

空間電站理論

空間太陽能電站是指在地球之外的空間將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再通過無線方式傳輸?shù)降孛娴南到y(tǒng)。由于大氣層外的空間沒有云霧，沒有塵埃，無氣候影響之?dāng)_，也沒有大氣的吸收和散射，接收到的太陽能比地面上要強(qiáng)7-15倍。更重要的是，太陽能電站進(jìn)入大氣層外的軌道后，能始終伴隨太陽左右，即一天24小時都能發(fā)電。

從理論上說，在陽光充足的地球軌道上，太陽光在每平方米的面積上具有1336瓦的功率，如果在36000千米高的地球靜止軌道上，架設(shè)一條寬度為1000米的太陽電池陣環(huán)帶，假定其轉(zhuǎn)換效率在100%，那么它于一年中接收到的太陽能，幾乎等于目前地球上已知可開采石油儲量所蘊(yùn)含的能量總和，而且這種太陽能取之不盡、用之不竭，其潛在的價值對于正面臨能源短缺、生態(tài)和環(huán)境惡化的地球人類來說，具有重大的戰(zhàn)略意義。

按照當(dāng)前的理論，空間太陽能發(fā)電站應(yīng)包括三部分：一是將太陽能轉(zhuǎn)化成為電能的太陽能發(fā)電裝置；二是將電能轉(zhuǎn)換成微波或激光等形式的能量轉(zhuǎn)換裝置，并向地面發(fā)送能量束；三是地面接收系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)接收空間發(fā)射來的能束，并將其轉(zhuǎn)換成為電能。也就是說，整個過程經(jīng)歷了太陽能 -- 電能 -- 微波(激光) -- 電能的三個能量轉(zhuǎn)換過程。

之所以各國家建造太陽能電站的進(jìn)程緩慢并且態(tài)度較保守的原因，主要是按照現(xiàn)有的航天技術(shù)水平與能力，要將它變成現(xiàn)實(shí)，還面臨著待解決的三大難題：
（1）如何把龐大的空間電站發(fā)射到太空。估計如果計劃獲得50億瓦電力，發(fā)電站材料總重量將達(dá)4000多噸。如此巨大的工程想要完成，當(dāng)前來看只能采用“化整為零，集零成整”的老辦法。
（2）如何把微波能量傳回地球�，F(xiàn)已有幾種方案：一種是將電能通過微波由一架小飛機(jī)運(yùn)回地球，這是日本等國的打算。另一種是準(zhǔn)備在同步軌道上裝一面直徑為1千米的鏡子，將呈微波狀態(tài)的電能反射傳輸?shù)剿璧牡胤�，這是法國人的設(shè)想。
（3）如何保證地面安全及地球生態(tài)。一旦強(qiáng)大的微波技術(shù)失控，必定會對人類的生活與健康造成影響�？茖W(xué)家曾建議一種“失效保險裝置”，萬一微波能量失控，可讓其在太空中立即自行消散。