“解決人類未來能源危機的兩條最有效途徑中，核聚變一直被寄予厚望，但其技術難度極高，實現之路充滿挑戰；相比之下，空間太陽能發電則是一項真正‘看得見、摸得著’的未來能源解決方案。”
近日，在中國宇航學會、中國可再生能源學會聯合承辦的第二十七屆中國科協年會“空間太陽能電站創新技術與應用”專題論壇上，中國科學院院士葛昌純表示。早在2014年，他便提出要“向空間要電力”的設想，呼吁將空間太陽能發電作為我國能源安全與可持續發展的重要突破口。11年過去，這一設想正在逐步走向現實。
葛昌純表示，我國發展空間太陽能電站的緊迫性正在不斷提升，雖然近年來已在關鍵技術研發方面取得重要進展，但與國際先進水平相比仍存在短板，因此亟需國家層面的持續支持與布局，加速突破瓶頸，從而在未來能源布局中占據主動。
發展空間太陽能電站需求緊迫
空間太陽能電站是指在宇宙空間將太陽能轉化為電能，再通過微波或激光等方式將能量傳輸到地面的電力系統。自上個世紀60年代由美國工程師Peter Glaser提出以來，其受到國際廣泛重視并被持續研究。
在葛昌純看來，發展建立我國的空間太陽能電站具有緊迫性。首先，太空中的太陽能強度是地面的10到15倍，可以提供連續穩定的清潔能源，空間太陽能電站作為一種可持續、穩定的清潔能源供應方式，能夠有效緩解我國對傳統化石能源的依賴，減少碳排放，助力實現碳達峰、碳中和目標。同時，空間太陽能電站的發展將帶動航天、材料、能源等多個領域的技術突破，提升我國在國際航天領域的競爭力。
2008年，我國空間太陽能電站研究正式被納入國家先期研究規劃。經過十幾年的自主創新研究，已在一些關鍵領域取得了階段性成果，不僅構建出了完整“材料-傳輸-控制”技術鏈，還在超輕光伏材料、熱控材料、高效微波轉換、在軌機器人裝配、波束控制精度及接收場安全等技術上均有所突破。
然而，他清醒地指出，當前進展仍低于預期，且與國際領先水平存在明顯差距。“我們在一些指標上差距正在縮小，但在技術普及性和產學研結合上，遠不如美國和日本。”葛昌純回憶道，美國相關學術會議開放程度高，鼓勵包括學生在內的廣泛創新參與；日本則更注重研究與企業應用的緊密結合。
與此同時，國際上空間太陽能電站的研究競爭日益激烈。美國計劃在2025年前開展關鍵技術空間驗證，日本也已將空間太陽能發電列入國家發展計劃，提出了2050年前建設商業空間太陽能電站的發展路線圖。兩國及歐洲一些國家和地區已經在該領域投入了數十億美元，并積極著手布局相關的技術標準和產業鏈。
相比之下，我國在一些關鍵領域仍存在明顯差距。例如，我國發射成本約為每磅2000美元，比美國SpaceX高出近40%，制約了大規模在軌部署的可行性；我國在軌維護技術仍處于地面驗證階段，而美國已開展機器人自主維修試驗；我國關鍵材料的使用壽命與日、美相比差距超過50%，直接影響電站的長期運行效率和經濟性。
葛昌純指出，面對激烈的國際競爭，我國必須加快步伐。若不能及時突破核心技術、提升工程化能力，將面臨關鍵技術被壟斷、標準制定權和市場空間被擠壓、空間資源開發話語權被削弱的風險，甚至影響國家能源的長遠安全。
現實瓶頸仍需突破
受限于我國在空間太陽能電站領域起步較晚，葛昌純指出，相關核心技術方面仍存在諸多瓶頸，需要加大攻關力度。
首先，在空間超大型結構建造方面，未來的商業級空間太陽能電站重量可能達到萬噸級，遠超我國目前最大航天器僅百噸級的規模。要在軌建造如此龐大的結構，必須加大力度研發碳化硅纖維增強復合材料、超輕結構材料、熱防護材料等新型材料，以及自適應結構技術，以實現空間建造能力的突破。
同時，在大功率無線傳輸技術方面，空間太陽能電站要求微波或激光傳輸效率從目前不足50%提升至60%以上，并需提高波束控制精度與安全性，這同樣依賴于關鍵材料與核心器件研發制備技術的突破。此前，西安電子科技大學成功構建了世界首個全鏈路地面驗證系統，其微波傳輸效率與控制精度已達到國際先進水平，為該技術領域的發展提供了重要示范。
此外，太空碎片對空間太陽能電站的影響不容忽視。因此，在推進空間太陽能發電的同時，也必須高度重視太空碎片的監測、預警與防護，這是保障系統安全運行的重要前提。
除技術瓶頸外，葛昌純補充強調，我國在大規模應用中的技術集成與實際驗證方面仍不成熟。對此，可采取“模塊化”方式，先建設小型空間太陽能發電站，再逐步拼接為大型系統，這種方式更具靈活性，也更便于驗證與推廣。
國家力量是破局之道
在葛昌純看來，我國計劃在2030年前完成百萬瓦級空間太陽能發電的實驗驗證，并預計到2050年實現商業化運行的目標是穩妥且可行的。然而，要實現這一在國際空間太陽能發電領域的“首個領跑”，還需直面我國對該領域的重視程度較低的困境。
目前，我國在空間太陽能發電領域的投入較為分散，缺乏統一規劃和集中支持，主要依靠高校和科研單位的自發推動。盡管這些力量充滿熱情，但終究難以支撐如此龐大、復雜的系統工程。相比之下，美國、日本和英國等通過國家級計劃推進相關研究，投入動輒上億美元，有些軍事相關的項目甚至涉及大量未公開資金。
因此，要想“破局”，實現“首個領跑”的目標，葛昌純建議，應建立起一套完善的國家戰略體系，使國家從政策機制、資金投入和國際合作三個方面發揮主導作用：
首先，建議將空間太陽能電站及其關鍵技術研究列為“十五五國家重大專項”，并成立跨部門協調機制，統籌技術路線和發展方向，避免資源分散、重復投入。
其次，在資金方面，前期應以財政資金為主，集中力量突破關鍵核心技術；待技術成熟度提高后，可引入“公共私營合作制”，吸引民營企業和商業航天公司參與，形成多元化的投入機制，提升工程落地的效率和可持續性。
同時，空間太陽能電站是全球共同關注的前沿方向，我國還應加強國際合作，通過共建聯合實驗室等方式，分擔研發風險，積極主動參與并推動太空能源相關標準的制定，提升國際話語權和技術主導權。
葛昌純強調，青年一代肩負著實現我國邁向“航天強國”的使命，在工作中應培養扎實的專業基礎和跨學科的綜合能力,同時要注重實踐能力的培養，積極參與實驗驗證和項目實踐，積累豐富的工程經驗。此外，空間太陽能電站的建設是一個長期而艱巨的任務，要有堅韌不拔的毅力和團隊合作精神，共同推動項目的進展。
“我們要發揚‘兩彈一星’精神，以十年磨一劍的定力攻克關鍵技術，讓中國旗幟率先閃耀在地球同步軌道的能源基地上。”葛昌純說。
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