2025年空间太阳能电站及无线能量传输 .pdf

太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》

空间太阳能电站及无线能量传输

摘要：空间太阳能电站是一项非常庞大的系统工程，几乎牵涉到各个技术行

业。它能为人类社会提供源源不断的能源，从而彻底解决能源问题。

而无线能量传输技术是空间太阳能电站的主要关键技术，亟待突破。

关键词：空间太阳能电站，无线能量传输，激光，能量

引言

随着人类社会的快速发展，人类所面临的能源问题和环境问题越来越突出，

据估计包括化石能源在内的所有能源储量仅能够人类使用200～300年左右。目

前全球原油年消耗量约为３５亿ｔ，而亚洲的原油年消耗量正在激增中。在今后

２５年中，全球原油平均每年消耗将达５０亿ｔ，足以把现已探明的全部储量耗

尽。中国人均能源消耗约为世界人均能源消耗的１／２，为发达国家的１／１０，

为美国的１／１３。比其他任何国家更快遇到能源短缺问题。我国如不及早地开

展从根本上解决能源问题的研究能源危机将会严重制约我国经济的发展，甚至

威胁到国家的安全。

而风能、潮汐能、水电能、地面太阳能、地热能等都由于各种各样的限制而

无法为人类提供全面的能源需求。剩下的就只有核聚变能和空间太阳能，而核聚

变能在50年能否实现商业化还是一个问题，而空间太阳能电站在20～30年内有

可能实现商业化，且大气层外没有云层、雾、尘埃等，太阳光线不会被减弱，强

度是地面上的7～15倍。且太阳光的辐射能量十分稳定，在静止轨道上建设的太

阳能电站1年中99%的时间是白天，其利用效率比在地面上高出6～15倍。所以，

太阳能空间站的使用将极大缓解人类社会的能源紧张局面。

空间太阳能电站（SpaceSolarPowerStation，简称SSPS）的构成

1968年，美国的PeterGlaser博士提出了太阳能发电卫星（SolarPower

Satellite，简称SPS）。其基本构想是在地球外层空间建立太阳能发电卫星基地，

利用取之不尽的太阳能来发电，然后通过微波将电能送到地面的接收（天线）装

置。再将所接收的微波能束转变成电能供人类使用„

空间太阳能发电系统基本由三部分组成：太阳能发电装置、能量的转换和发

射装置以及地面接收和转换装置．太阳能发电装置将太阳能转化成为电能；能量

为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。——张载

转换装置将电能转换成微波或激光，并利用天线向地面发送能量；地面接收系统

利用地面天线接收空间发射来的能量，通过转换装置把其转换成为电能供人类使

用。整个过程经历了太阳能一电能一微波一电能的能量或者太阳能一激光一电能

转变过程。

空间太阳能电站的关键技术

a、低成本、高效率、强抗辐射的光电能量转

需要发展聚光太阳电池和薄膜太阳电池，以减轻产品质量，增强抗辐射能

力，降低生产成本。

b、低成本的地面与轨道间的运输

运输成本与每次发射的有效载荷包装的大小有关。大包装（80t）有利于减少

发射和太空组装次数，但需研制重型运载器；小包装（20t左右）则可利用成熟

的运载器或运输系统，节省成本，但运输和空间组装次数相应增加。当前使用的

运载火箭和航天飞机的发射成本仍然居高不下，平均在２００００美元／ｋｇ以

上，应尽量使之降到４００美元／ｋｇ以下。

ｃ、无线能量传输（WirelessPowerTransmission）

无