摘要：前段时间，《南华早报》发布了一个非常重磅的消息：中国要在太空中造一个三峡大坝！根据计划，我国将在地球3.6万公里之外的轨道上，建造一个超大的太阳能发电站，然后将电力源源不断地传输到地球。根据计划，这个电站的年发电量大约为九百亿千瓦时，比三峡大坝还要高。

前段时间，《南华早报》发布了一个非常重磅的消息：中国要在太空中造一个三峡大坝！根据计划，我国将在地球3.6万公里之外的轨道上，建造一个超大的太阳能发电站，然后将电力源源不断地传输到地球。根据计划，这个电站的年发电量大约为九百亿千瓦时，比三峡大坝还要高。

天基太阳能发电在地球静止轨道上使用巨大的太阳能阵列收集太阳能。地球静止轨道位于36000公里的高度，卫星似乎悬浮在地球上一个固定的点上。由于没有地球大气层的阻碍，天基太阳能发电厂将比地球上的发电厂更有效地产生能量，并将其传输到地面转化为电能。

相较于地面发电站，天基太阳能发电站有着四个无可比拟的巨大优势。

第一，能源供应充足得令人惊叹。太阳，这颗巨大的“核反应堆”，能在数十亿年间持续稳定地释放能量。发电站位于3.6万公里外的轨道上，可在此布局大型太阳能电池阵列，从而不受地球昼夜循环和天气条件的干扰，不间断地收集太阳能。

第二，它是一种清洁能源，在能源输出过程中没有任何形式的污染，完全符合可持续发展的理念。

第三，太空中太阳能辐射远远大于地球表面的平均辐射，使得在轨开展太阳能收集的效率更高，能源转化效率优势显著。据估计，太空光伏板在能量收集方面的效率是地球上光伏板的 近10 倍。

第四，利用其3.6万公里外的轨道高度优势，能够实现能源的广域调配，可随时按需提供能源保障，并且能完全不间断地进行能源需求调整。

2020年，我国正式提出“逐日计划”，并初步拟定于2030年正式启动。然而，科技发展的速度超乎想象。到了2022年，该项目便取得了巨大突破，预计开工时间提前两年，变更为2028年。如今，我国已提前完成所有技术难点的攻关工作，只待长征九号火箭成功发射，这一宏伟工程便将正式拉开帷幕。

太空太阳能发电厂概念图

此前，由于缺乏将电力从太空传输到地球的有效方法，天基太阳能发电站的建设一直停留在设想阶段。为攻克这一难题，我国分别在重庆建立了“天基太阳能电站实验基地”，在西安建立了“天基太阳能电站全链路地面演示验证系统”。

2022年，我国成功宣布世界首个全链路全系统的空间太阳能电站地面验证系统通过专家组验收，并最终确定采用微波传输的方式，将太空中产生的电能转移到地面。

路线确定之后，我国继续进行研究，相继突破了高效率聚光与光电转换、微波转换、微波发射与波形优化、微波波束指向测量与控制、微波接收与整流、灵巧机械结构设计等多项关键技术，为项目的实施奠定了坚实基础。

据《全球建设评论》报道，重庆太空太阳能发电站的工作于 2019 年开始。预计需要可重复使用的重型火箭将太阳能发电厂送入轨道。而据《可持续发展杂志》（Sustainability Magazine）报道，一旦就位，这个一公里宽的太阳能电池阵列预计一年内收集的能量将与地球上可以提取的石油总量一样多。计划使用微波将能量传输到地面。

天基太阳能发电站，是科幻作品中戴森球的前置技术。“戴森球”，是由美国物理学家弗里曼·戴森在1960年就提出的一种理论。所谓“戴森球”其实就是直径2亿千米不等，用来包裹恒星开采恒星能源的人造天体。这是一个利用恒星做动力源的天然的核聚变反应堆。想要实现戴森球这一理论，首先必须做到可以将收集到的电力，传输到地球上，我国正在逐步将科幻变为现实。

这座太空中的“三峡大坝”成功建成后，将为我国乃至全球的能源供应带来一场革命性的变革，开启一个全新的能源时代。

另外，我国目前还计划在墨脱建设一个规模与三峡相当的水电站。届时，我国将拥有“三个三峡”，两个在地上，一个在天上。这三大电站所产生的电能，预计不仅能够满足我国全部民用电力需求，还能覆盖四分之三的全国用电需求。

各国天基太阳能计划

欧盟

欧洲重视天基太阳能技术布局，为碳中和及能源转型提供支持。欧空局方面，欧空局在2021年3月发布《欧空局议程2025》中指出，空间技术要为欧洲碳中和与能源转型提供支持，建议对天基太阳能发电开展新一轮研究。2023年1月，欧空局正式启动SOLARIS天基太阳能电站预先研发计划，计划在3年内将投资6000万欧元，对太阳能电池、直流至射频转换器、装配机器人、波束控制天线等关键技术开展研究，为2025年后开展在轨验证和全系统验证奠定技术基础。

SOLARI概念图

“Solaris”计划将探索天基太阳能发电的潜力，通过与欧洲工业界合作，评估技术可行性、效益、实施方案、商业机会和新兴技术的风险，从而提供清洁能源并促进脱碳。

美国

NASA也对天基太阳能发电研究感兴趣，加州理工学院的一个项目已经在研究收集天基太阳能的硬件。

2023年8月，美国加州理工学院的天基太阳能演示器原型机完成首次太空无线能量传输。该原型机利用轻型微波发射器MAPLE，验证了天基太阳能发电的可行性。在实验中，MAPLE在轨成功完成对太阳能量的收集和传输，在太空中点亮一对led灯，并将收集到的能量发射回地面，被加州理工学院戈登和贝蒂摩尔工程实验室放置在屋顶的接收器检测到。此次测试是全球首次在轨开展的无线能量传输和对地回传技术验证测试，标志着天基太阳能发电技术的重大飞跃，将为未来天基太阳能电站建设奠定重要基础。

MAPLE内部照片

2024年10月，美国Aetherflux公司计划在近地轨道上开发并部署卫星星座，用于收集太阳能。与设想部署在地球静止轨道上的天基太阳能发电站概念不同，该星座部署在低轨，并将采用基于红外激光将电力传输回地球。据悉，该公司计划在2026年初发射一颗小型卫星来展示这项技术。

此外，在技术发展规划方面，美国超越地球研究所曾于2021年8月向美国国家太空委员会提交《国家天基太阳能战略》总统政策令草案，建议开展天基太阳能系统建设。该草案的目标是开发天基太阳能电站，为地球提供净零碳商用电力。草案建议：一是遵循安全、安保和可持续性原则，发展民用和商业天基太阳能电站。二是白宫应指定NASA领导国务院、能源部、国防部等机构以及私营部门，并通过国际合作发展天基太阳能电站。三是制定21世纪20年代天基太阳能电站发展路线图。

英国

2021年9月，英国航天局在《国家太空战略》中提出要发展天基太阳能电站，提供潜在的零碳能源。2022年4月，英国政府计划投资160亿英镑在太空建造太阳能发电站，将从小型试验开始，到2040年建成一个可运行的太阳能发电站。该天基太阳能发电站直径为1.7千米，重约2000吨，将为英国提供2吉瓦的电力。

英国预计到2050年全球能源需求将增长近50%，利用太空太阳能发电可能是应对不断增长的能源需求和全球气温上升的关键方案。2023年6月，英国能源安全部提供430万英镑政府资金，用于驱动天基太阳能产业的发展。英国航天局认为，天基太阳能技术仍处于发展早期阶段，但是在提升英国能源安全方面具有巨大的潜能，可以减少化石燃料的使用，降低家庭能源开支。2024年4月，英国能源安全和净零排放部宣布投入300万英镑，支持9个“天基太阳能创新竞赛”项目，旨在开发将太空中的太阳能转化为电能并传输回地球的技术，资助主题包括：无线电力传输；高聚光太阳能光伏发电；天基太阳能能源系统工程；天基太阳能太空任务架构可行性研究。

天基太阳能传输概念图

日本

日本将天基太阳能技术列为发展重点，积极开展关键技术验证。在政策规划方面，2021年7月，日本内阁府太空开发战略本部将推进天基太阳能项目发展列为太空基本计划工程表的重点事项，拟于2050年前建设商业天基太阳能电站。在技术测试方面，2015年，日本宇宙航空研究开发机构成功将1.8千瓦的电力传输到55米处的无线接收器上。2024年4月，日本航天公司公布了微型天基太阳能技术验证卫星信息。该卫星重约180千克，部署在400千米轨道高度，利用2平米光伏板收集太阳能，尝试利用微波对地传输约1千瓦的电力。

天基太阳能电站概念图

2024年12月，日本宇宙航空研究开发机构和日本航天系统公司开展空地长距离微波输电测试。在测试中，研究人员将功率发射器安装在飞机上，从7000米高空向地面指定位置发射微波，部署在地面的13个监控设备准确接收到微波能量。根据计划，日本将于2025年4月利用在轨小卫星开展太空到地面的电力传输测试。

韩国

韩国将天基太阳能电站纳入国家科技项目，推进重点技术研发。2018年，韩国宇航研究院启动天基太阳能电站领域的研究项目，提出韩国发展电站计划及K-SSPS概念，重点研发卷绕式电池阵和展开天线技术、高压高功率电力管理系统和无线能量传输系统。2019年，韩国电工研究院（KERI）得到国家科技重大项目支持，获得总计1100万美元资金支持。2022年，韩国提出计划于2027-2029年发射双星进行空间无线能量传输技术验证，包括能量传输卫星和能量接收卫星，运行轨道为太阳同步晨昏轨道。

K-SSPS卫星概念图

2024年5月，韩国宇宙航空研究院和韩国电工研究院的研究人员在《天基太阳能和无线传输》中描述了韩国K-SSPS天基太阳能卫星概念。K-SSPS将由可重复使用的火箭发射，在低轨道进行机器人组装和测试，然后使用太阳能电池阵列供电的太阳能电动推进器推进到地球静止轨道。根据设计，K-SSPS将通过直径4千米的整流天线向地面输送2GW的电力。在轨部署60个K-SSPS后，总收集功率将达120GW，每年将提供1TW的电力，超过韩国2021年的用电量。

天基太阳能电站发展展望

天基太阳能电站作为新型清洁可持续能源系统具有巨大的发展和应用潜力，对于推进能源绿色转型和航天等前沿技术发展具有重要意义。

一是为全球提供清洁能源。天基太阳能电站通过部署在地球静止轨道的卫星收集太阳能，并将其转化为高频无线电波传输到地面，再转换为电能并入电网，可实现全年、全天候、全地域不间断的电力供应。同时，天基太阳能发电过程中不产生二氧化碳等温室气体和其他污染物，有助于减少碳排放，应对气候变化挑战。此外，天基太阳能系统还可为偏远地区、岛屿以及灾区提供能源支持，为改善生活环境和保障救援工作提供重要帮助。

二是带动能源、航天等前沿技术进步。天基太阳能电站具有建设周期长、组网规模大、部署成本高等特点，现有航天运输和在轨组装技术难以支持。天基太阳能电站作为重大工程项目，将创造新的技术和市场需求，进一步带动重型可复用火箭、在轨组装、机器人、光伏、无线电力传输等前沿技术研发突破，并形成能源与航天交叉的新型产业链，创造新的就业机会。

三是助力深空探索。当前，主要航天国家正在开展新一轮探月热潮，聚焦月球南极探索、载人登月和月球基地建设等，未来还将加大对火星等更远天体的探索力度。可靠的太空能源保障是提升深空探索竞争优势的关键。天基太阳能电站作为“太空充电宝”可为飞船、探测器、空间站等提供持续能源供给，帮助人类拓展太空活动范围，缩短星际旅程时间，还将为月球基地、火星殖民等星际任务提供能源补给，为人类实现地外长期驻留提供重要支持。

部分素材来源：国际技术经济研究所

来源：友绿