9月15日，坐落于古都西安的九号宇宙互动式深空科普研学基地迎来一场特殊活动，知名光伏龙头隆基绿能在此正式宣布成立未来能源太空实验室。

这是中国首个未来能源太空实验室。在人类太空太阳能发展史上，这一事件也将载入史册，它意味着中国迈入了民企参与太空光伏探索的新阶段。

隆基未来能源太空实验室仅是近年来太空太阳能发展迅猛的一个缩影。

在太空中建大型太阳能电站以解决全球能源供应问题的构想始于一个世纪之前。在当时的时代背景下，这一构想注定只能成为幻想。

此后，以美国为首的发达国家一直努力将幻想变为现实。但由于系统规模大、技术难度和建造成本高，全球迄今未能建成一个完整的太空试验电站。

不过，近十年来，随着火箭运载能力的大幅提升，以及光伏制造成本的急剧下降，人类对太空太阳能探索的时机正走向成熟。

中国对太空太阳能的探索始于“十一五”期间，并在2018年正式启动“逐日工程”，中国版“太空三峡”呼之欲出。

不过，太空光伏同样面临诸多难题。其中，制造出能够在太空中大规模应用的光伏产品或许有赖于中国民营光伏企业的努力。

A

100年前，一位俄罗斯科学家曾提出在太空中建造巨型太阳能发电站，从而持续不断向地球提供清洁能源。

当时，这一构想过于天马行空。

1941年，著名科幻作家艾萨克·阿西莫夫将它写进了短篇小说《推理》中，描述了一个能够收集太阳能、并通过微波向行星传递能量的空间站。

27年后，美国科学家彼得·格拉赛提出太空太阳能电站建造方案。

按照他在《来自太阳的能量：它的未来》一书中的描述，先在太空建设一个太阳能电站，再把电能转变成电磁能，通过无线传输发射到地面的接收站，接收站再将电磁能转变回电能，并提供给供电网。

格拉赛的设想比俄罗斯科学家的构想更进一步，从而也引发了各国研究太空太阳能电站的热潮。

不过，受制于太空光伏电站规模巨大，成本高昂的制约，这一设想也未能变成现实。

新的探索热潮发生在2000年后。

2001年2月，美国资深参议员罗伯特·史密斯接受媒体参访时语出惊人。他在阐述美国太空政策时说，“谁控制了太空，谁就将控制地球的命运”。

美国前国务卿基辛格曾发表过类似论述：“谁控制了石油，就控制了所有国家；谁控制了粮食，就控制了人类；谁控制了货币，就控制了全球经济”。

罗伯特·史密斯的话折射出，未来国与国之间的竞争将从地面迈向太空，一场太空空间资源争夺战在所难免。

6年后，美国五角大楼曾向国家安全太空办公室提交过一份长达75页的研究报告指出，太空太阳能可能成为一种可以利用的新能源。如果能在太空中放置一块“光伏板”，一切问题都将迎刃而解。

届时，地球能够接收到的太阳能量将增加至100%，而非70%，因为太阳辐射到地球的能量受到黑夜、多云的天空和大气的影响，其接收能力有限。

五角大楼的初衷是希望通过装置在巨型卫星上的太阳能电池板搜集太空能量，为地面上位于各地的美军基地提供能源。

2012年以来，在NASA创新概念项目支持下，约翰?曼金斯教授提出“任意大规模相控阵式空间太阳能电站”阿尔法（SSPS-ALPHA）方案。

之后，美国诺格公司与加州理工大学签署了一项总额1750万美元的空间太阳能电站技术研发合同。

欧洲也从1998年起开展了太空太阳能电站研究工作，并提出“太阳帆塔”的概念设计，计划将“太阳帆塔”搬上太空，为欧洲源源不断输送清洁电力资源。

俄乌冲突导致欧洲能源危机加剧，欧盟的“太阳帆塔”计划也有望加快落实。

日本对太空太阳能电站的研究也不甘人后，从20世纪80年代起就开始对太空太阳能电站的关键技术进行广泛研究。

此外，日本已经将太空太阳能发电列入国家发展计划，提出2050年前建设商业太空太阳能电站的发展路线图。

根据路线图，日本计划在地球的静止轨道上，距离地球约3.6万公里，建造一个发电量为10亿千瓦的太空发电站。

日本宇宙航空研究开发机构研究院设计的太阳能电池板犹如两面巨大的镜子。它的直径为1.25公里，将太阳光聚集到上面后，通过微波传输器将能量传输到地球。

如今，伴随着能源短缺以及传统化石能源带来的全球性气候与环境问题愈发严峻，发展清洁能源、开发可再生能源，逐渐替代传统化石能源成为全球共识。

在太空建设光伏电站，实现太阳能大规模稳定利用，已成为世界科技大国解决未来能源和环境问题的主要战略选择之一。

近年来，世界各国对太空太阳能的探索步伐明显加快，尤其是俄乌战争爆发进一步加速了这一进程。

以美国空军研究实验室和诺斯罗普·格鲁曼公司等为主的机构加大了在此领域的研发力度，计划在2025年前开展关键技术空间验证。

美国宇航局发布的消息称，美国海军研究实验室曾于2020年在太空中测试了一套太阳能模块和电力转换系统，为建造太空太阳能电站迈出关键的一步。

2020年5月16日，美国发射了一架X-37B无人太空飞机，此后持续飞行时长近800天，创造了新的记录。

作为美国空军的秘密项目，X-37B无人太空飞机还肩负着一项重要任务，即测试从宇宙中捕获太阳能传回地面，即在太空中建造太阳能电站的可行性。

今年5月28日，美国宇航局更是正式宣布，将重启天基太阳能（即太空太阳能电站）的研究。

而据世界经济论坛网今年3月公布的消息，英国政府正考虑投资160亿英镑，用于在太空建设太阳能电站。该电站直径将达到1.7千米，重约2000吨，计划于2040年建成并投入使用。

英国政府认为，该计划或可以帮助英国到2050年实现净零排放的潜在解决方案。

B

中国太空太阳能的探索上起步不晚，但发展过程一波三折。

根据葛昌纯院士2021年发表在《中国科学报》上的文章介绍，在国家有关部门支持下，中国从“十一五”正式开始空间太阳能电站研究。

彼得·格拉赛提出太空太阳能电站建造方案的同一年，中科院半导体所一群年轻人接到了一项代号为“651”的重要任务——研制“东1-A”卫星电池板。

“651”是新中国人造地球卫星工程的代号，在当时属于绝对机密。

历经三年，1971年3月3日，中国首颗实践科学探测与技术试验卫星、第二颗人造卫星“实践一号”成功发射。

“实践一号”卫星。图源：中国运载火箭技术研究院官网

与广为人知的“东方红一号”相比，“实践一号”知名度不高，却承担着重要的科研任务，更是成为中国首颗光伏发电的卫星。

资料显示，“东方红一号”在太空中工作了28天，而基于“东方红一号”设计的备用卫星“实践一号”最终在轨道上运行了8年，远远超出原来一年的设计寿命。

出于保密考虑，应用在“实践一号”上的光伏技术并没有申请专利，而是作为机密文件在1969年被保存起来了。

直到1978年，这项技术方才“脱敏”，中科院半导体所也因此获得全国科学大会颁发奖状，并荣获中国科学院重大科技成果奖。

改革开放后，中国转向“以经济建设为中心”上，对于太空太阳能的探索由此陷入了停滞。

历史总是有着惊人的巧合。

历史的时针挑拨到2010年，中国GDP超过41万亿元，首次超过日本，成为世界第二大经济体，中国经济发展从此迈上了一个新的台阶。

同样是在这一年，中国太空光伏发展迎来重大突破。

是年8月，在中国空间技术研究院举办的空间太阳能电站技术研讨会上，12位院士和百余位相关领域专家，提出空间太阳能电站发展路线图。

根据上述路线图，2022年中国将实施小型发电测试，2030年左右将发电量提高到兆瓦规模，到2050年具备建设吉瓦级商业空间太阳能电站的能力。

彼时，专家已经提出预算方案，建设这个太空光伏电站预计要花费8万亿元，相当于上百个三峡水电站的建设成本。

2013年，西安电子科技大学段宝岩院士和重庆大学杨士中院士联名上书，表达了加强中国空间太阳能电站关键技术攻关的构想。

这一构想得到了中国最高领导人的高度重视。

仅仅一年后，，工信部、发改委、科技部等16个部委组织来自国内的130余位专家开展了近一年的论证工作，论证组最终完成《中国太空发电站发展规划及关键技术体系规划论证报告》。

与此同时，段宝岩院士团队提出了欧米伽（OMEGA）空间太阳能电站设计方案。

与美国两年前提出的阿尔法（ALPHA）设计方案相比，该方案具备三个优势：控制难度下降，散热压力减轻，功质比（天上系统的单位质量所产生的电）提高约24%。

很显然，在太空太阳能领域，中美之间的较量同样激烈。

2018年12月23日，命名为“逐日工程”的空间太阳能电站系统项目在西安电子科技大学启动，从而拉开了空间太阳能电站的户外地面验证挑战序幕。

2021年6月18日，中国首个空间太阳能电站实验基地在重庆璧山正式启动，计划在距离地球表面3.6万公里的高空建造“太空三峡”。

该基地将重点进行空间太阳能发电站、无线微波传能以及空间信息网等技术的前期演示模拟与验证。

最新消息是，今年6月5日，段宝岩带领的“逐日工程”研究团队研发的世界首个全链路全系统的空间太阳能电站地面验证系统顺利通过专家组验收。

这个突破意味着，中国“太空三峡”建造迈出重要一步，时间比原定的技术路线节点提前了将近三年。

这一验证系统突破并验证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。

根据葛昌纯院士在《中国科学报》上发表的文章，在太空太阳能领域，目前中国在系统设计和关键技术方面已经取得了部分重要成果。

C

在太空中建造太阳能电站的优势不言而喻。

在地球同步轨道上，太阳能电站可以实现24小时发电，其太阳光平均能量约为每平方米1300瓦，是地面的13倍。

在中国西北地区，一平方米太阳能电池发电0.4千瓦时，而在日照较少的重庆，发电量仅为0.1千瓦时。

不过，挑战同样很大。

相对地面环境，太空环境极为复杂，辐射强烈，温差巨大。有数据计算显示，太阳能发电板在太空中的老化速度甚至是地球上的7倍。

而由于太空太阳能电站面积巨大，它的安装、建设和维修都面临巨大挑战。以一个工业级太空太阳能电站为例，它不仅重达上千吨，面积甚至可能达到10平方公里，相当于1400个足球场。

此外，太空碎片亦是太阳能电池板的另一大威胁，而无线电的远距离传输技术则仍有待进一步突破。

这些现实难题意味着，太空太阳能电站距离商业化开发仍有很长的一段路要走。

不过，埃隆·马斯克创办的太空探索技术公司SpaceX在太空商业化上的成功或许能为太空太阳能电站开发提供借鉴意义。

尤其是SpaceX在火箭回收技术上的突破，不仅大大降低了火箭发射的成本，更是让火箭发射的商业化梦想照进了现实。

世界太空太阳能电站近年来发展提速的一个重要原因是太阳能发电成本大幅下降。数据显示，截至目前，光伏发电的成本相比10年前下降了近90%。

全球光伏发电成本下降的最大功臣是以隆基为代表的众多中国民营光伏企业。过去20年，这些中国民企在研发上不断投入真金白银研发新技术、新产品。

截至2021年底，中国多晶硅和电池片全球市占率超过80%，硅片和组件全球市占率超过90%，处于绝对领先。

这也意味着，中国太空光伏的梦能否照进现实离不开这些民营光伏企业的努力。它们的参与，对“太空三峡”建设或将起到令人意想不到的作用。

作为中国光伏产业的领军企业，隆基正在扛起这杆大旗。未来能源太空实验室的成立，意味着中国太空光伏市场从此迈入民企参与时代。

据了解，该太空实验室旨在推动航天技术与新能源融合发展、科技成果转化及产业化。

未来，这座实验室将着力在高效领先的技术产品、安全可靠的太空验证、精益求精的航天品质、未来发展的能源趋势等四个方面重点突破。

突破的方向包括但不限于在新能源产业趋势、太阳能与航天结合、太空环境验证、能源监测卫星和太阳能空间传输等方面展开研究与对外合作。

通过太空实验室的相关工作，将未来能源的先进技术进行太空验证，用太空验证促进未来能源相关技术发展，最终将航天成果通过太阳能技术研发、应用等惠及人民生活。

与此同时，作为太空实验室成立后的首个重大项目，隆基的新技术产品将申请进行太空搭载，接受严苛的太空环境考验，探究新产品在太空环境的可靠性。

隆基绿能相关负责人透露，该公司将在今年11月份正式对外发布可进行太空搭载的新产品。

这家光伏巨擘的设想是，结合太空搭载的实验结果，通过地面模拟外太空的实际环境，监测该产品相关性能的变化，为推广该产品的实际应用奠定理论和实验基础, 拓宽产品的应用领域。

值得注意的是，这将是隆基绿能首次将产品与航天领域结合，也是该公司为提升产品性能、验证产品可靠性的全新探索升级。

未来能源太空实验室仅仅是个开始，中国“太空三峡”还需要更多商业力量加入其中。