1. 早期计划

20 世纪 60 年代，美国航空航天工程师彼得·格拉塞在《来自太阳的能量:它的未来》一文中提出“太阳能发电卫星”概念。70 年代美苏冷战期间，美国正式将“太空发电站”提上议程，具体方案名称为“1979SPS 基准系统”。此外，美国空军宣布了一项激进的新计划，要向偏远地区或缺乏稳定电力来源地区的军事基地输送电力，通过与美国国防承包商诺斯罗普 - 格鲁曼公司之间价值 1 亿美元的新合作项目，开发一套带有太阳能电池板的卫星系统，以便在其绕地球轨道飞行时获取太阳能，这些卫星收集的能量随后将被转化为无线电波，并传输到地球表面。

2. 放弃原因

美国虽然有意建造太空发电站，但难度太大。首先是成本问题，早前美国因成本问题而放弃研究，如巨大的太阳能板会收集超乎想象的太阳能，两个足球场加起来才勉强能达到太阳能板的大小，成本高昂。其次是技术问题，在收集过程中，如何保证太阳能电池板的温度不会过高，过高很可能会导致系统崩溃；大型卫星的后期维护工作也面临巨大挑战。这些问题使得美国的太空发电站计划最终以失败收场，无限期延迟或不了了之。

二、中国的探索与突破

（一）逐日工程的诞生与意义

逐日工程诞生于2014年，当时国家16个部委组织全国120多个专家反复论证并提出了空间太阳能发电站的发展规划和路线图，随后大名鼎鼎的逐日工程应运而生。逐日工程取“夸父逐日”之意，既喻示西电人勇于担当，追逐梦想，又暗喻空间太阳能电站项目将造福人类。逐日工程的重要意义在于为地球提供稳定的清洁能源，缓解能源危机。在地面上有云有雨有黑夜，每平方米大概只能接收136瓦的太阳能，而太空没有黑夜，接收太阳能的能力是地面上的10倍，能够达到1360瓦，所以能量大大增加了。空间太阳能电站收集的太阳的能量，可以给飞艇、无人机充电，还可以在地面上建立智慧能源网，对岛礁、边远地区都十分有帮助，甚至通过空间照射还能改变台风走向。

（二）实验基地的建设与成果

2023年，全国首个空间太阳能电站实验基地在重庆璧山正式开工建设。2023 - 2023年为实验基地建设期，将投资2亿元建设升空试验场地、气球平台调试大厅、实验楼、铁塔等设施，并通过高度50 - 300米的浮空平台开展微波传能实验；2023 - 2025年将建设中小规模平流层太阳能电站并实现并网发电；2025年后开始大规模空间太阳能电站系统相关工作。2024年1月11日，世界首个全链路全系统空间太阳能电站地面验证系统落成并启用，关于太空发电站建设的很多技术指标实现了世界领先，并且逐日工程突破了远距离高功率微波无线传能技术，解决了把太空中太阳能发的电通过微波安全的发送回地球的技术难题。

（三）建设计划与未来展望

中国太空发电站计划2028年建成，2035年实现部分用户的普及使用。这一计划的实现将为人类带来无尽的清洁能源，改变人类的能源结构。未来，太空发电站不仅可以为地球提供稳定的电力供应，还可以为太空探索提供能源支持。随着技术的不断进步，太空发电站的建设成本将逐渐降低，效率将不断提高。中国的太空发电站建设将为全球能源问题的解决提供新的思路和方法，推动人类社会的可持续发展。

三、建设难点与挑战

（一）建设难题

太空发电站的建设面临着诸多难点。首先，在建设方面，发电站要在距离地面大约 3.6 万公里的太空当中建设，总重量至少不低于千吨重，甚至可能达到万吨级别。目前发一个 60kg 的东西到太空，成本大概是 400 万，如此庞大的发电站要发射上去并在太空完成组装，其困难程度难以想象。材料的选择也是一大难题，太空环境极端，需要能承受高温、低温、辐射等恶劣条件的特殊材料，而这些材料的研发和制造难度极大。此外，发电站的维护也是一个棘手的问题，由于距离遥远，常规的维护手段难以实施，需要研发先进的自主维护技术，比如利用机器人和无人机进行维护，但这又涉及到复杂的技术难题。

（二）技术挑战

在技术层面，大功率远距离无线传能技术是必须跨越的难关。波束要指向规定的接收口径，让误差尽可能缩小，这对技术的精度要求极高。在轨组装也是一个巨大的挑战，比空间站重得多的电站组件要被发射到 3.6 万公里高度的地球同步轨道上进行组装，这需要先进的航天技术和精密的操作。安全问题同样不容忽视，电站在太空中长期运行，面临着陨石、太空垃圾等的撞击风险，同时向地面传输辐射对生态、生物体会造成多大影响也尚未明确。此外，电站建设对新材料、高效能量转化器件、超大型航天器结构及控制技术等都提出了严峻挑战。例如，单个太空电站的面积至少相当于 1400 个足球场，发电功率为兆瓦级，使用寿命需达到 30 年以上，要建造这么宏大的空间系统，在材料、运载、航天器控制、在轨组装及维护等不少关键领域仍有待突破。

四、价值与意义

1. 对能源结构的影响

中国太空发电站的建设将极大地改变全球能源结构。目前，地球上的能源主要依赖煤炭、石油、天然气等传统化石能源，这些能源不仅有限，而且在使用过程中会对环境造成严重污染。太空发电站利用太阳能这种清洁、可再生的能源，能够为地球提供稳定、持续的电力供应。一旦建成并普及使用，将大幅减少对传统化石能源的依赖，实现能源结构的多元化和可持续发展。

2. 对生态环境的贡献

太空发电站作为清洁能源的代表，对生态环境有着积极的保护作用。与传统能源相比，它不排放任何温室气体和其他污染物，不会造成环境污染和生态破坏。这对于缓解全球变暖、保护地球环境具有重大意义。同时，减少对传统能源的开采和使用，也能降低对土地、水资源等的破坏，保护生态平衡。

3. 推动航天技术发展

建设太空发电站需要攻克一系列高难度的技术难题，这将极大地推动航天技术的发展。从材料科学到航天技术，从能源传输到系统控制，每一个环节都需要突破现有的技术瓶颈。例如，为了将千吨甚至万吨级的发电站发射到太空并进行组装，需要研发更强大的运载火箭和先进的太空组装技术；为了确保电能的安全传输，需要不断优化远距离高功率微波无线传能技术等。这些技术的突破将为人类的太空探索和利用开辟新的道路。

4. 提升国家综合实力

中国太空发电站的建设不仅是一项重大的科技工程，也是国家综合实力的体现。在全球能源危机日益严峻的背景下，谁能率先掌握先进的能源技术，谁就将在未来的国际竞争中占据优势。中国太空发电站的成功建设将提升我国在国际能源领域的话语权，展示我国在科技创新、工程建设等方面的强大实力，为国家的可持续发展提供坚实保障。

总之，中国太空发电站的建设具有重大的价值和意义，它将为人类的未来发展带来新的希望和机遇。