把“太空发电”这个曾经出现在科幻小说里的梦想给变成了现实，全球各国现在都在努力抢占这个“天基充电宝”的制高点。作为这项工作的核心环节，中国科学院电工所跟上海交通大学、上海大学等研究机构一起，给2022年6月在西安电子科技大学建成的“逐日工程”提供了强有力的支持。该工程是世界上首个全链路全系统的空间太阳能电站地面验证系统，而且在最新的一次试验中，他们实现了一套发射系统同时给多个移动目标供电的功能。 到了2023年，NASA和美国国防部联手推进关键部件的在轨验证工作。他们找来了加州理工学院帮忙，发射了一个小型的分布式槽型聚光天线，并且成功把微波束给发送到了地面上。这就为以后大型设备的研发积累了不少经验。 而在2024年12月，日本更是展开了一次创新的验证行动。他们让一架商用飞机在长野县上空以700公里每小时的速度飞行，同时飞行高度保持在7000米左右。这架飞机还向地面13个接收点输出了270瓦的微波功率，从而首次证明了高速移动平台对地精准微波功率传输是可行的。 除了美国和日本，英国还有欧洲也没有闲着。他们把空间太阳能电站直接写入了国家综合能源战略和太空发展战略中去，一直坚持投入验证级别的试验工作。 中国方面的“逐日工程”计划是想在2030年前后展开兆瓦级别的在轨试验。马斯克那边的野心更大，他说要在每年向太空部署1亿千瓦的太阳能人工智能卫星能源网络。 之所以这么多人看好太空发电，是因为这种能源有很多“极致”的优势。比如说地球轨道上的电池板接收到的太阳辐射是地面的8到10倍，而且没有云层遮挡、没有昼夜之分、也没有大气衰减的问题。这样一来，电池板就可以24小时连续发电了。如果在静止轨道上铺一周一公里宽的电池带的话，一年收集的能量就相当于全球可开采的石油总量。此外它还有很多附加价值，比如能给卫星“瘦身”，让通信和导航等任务都能在太空中完成，还能给月球基地和火星前哨站提供远程无线供电。 不过虽然好处很多，但现实中的难题也不少。不管是聚光型还是非聚光型方案，都要同时突破远距离高功率微波传能、在轨超大型结构组装、极端热环境控制和长期可靠性运行这四大难关。这就好比让一块“太空帆板”在高速运动中始终瞄准两个不同的目标一样难办。只要精度、重量或者热管理方面有任何一环掉链子，就会让这个百亿美元的项目瞬间归零。 未来的图景是非常美好的。有了太空发电之后，偏远山区、沙漠还有海洋这些架线困难的地方就能得到普惠供电了。当地球上发生地震、台风或者洪水这类灾难导致电网瘫痪的时候，太空发电可以在几小时内就给救灾现场提供医疗、通信和临时安置点所需的电力。对于卫星来说寿命短是个大问题，而深空探测器也需要更持久的电力供应，太空电站就能给它们远距离“喂电”。至于极端气候干预这种设想虽然还比较超前，但科学家们提出了通过向台风中注入微波能量来改变大气环流、从而减弱台风强度的新思路。 尽管技术上已经取得了很大突破，但要想从实验室真正走向商业运营还有很长的路要走。成本、标准、共享和法规这四方面的障碍都需要去跨越才行。只有政府引导、市场驱动再加上产学研用的深度融合，才能把这个百亿美元级别的“天基充电宝”变成人人用得起、处处都能用的清洁能源。等到那一天真正到来的时候，人类文明就能拥有一种真正可持续的终极能源方案——太阳的能量不再受地球引力束缚了，而是通过微波光束源源不断地流向地球的每一个角落。