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【文/觀察者網 呂棟 編輯/周遠方】

鑒于電磁感應式的無線充電已無法勾起手機消費者的好奇心，年初有終端廠商推出所謂“隔空充電”技術，通過空間定位和隔空能量傳輸，可實現數米半徑內單設備5瓦“遠距離充電”，并將其稱為劃時代的“硬核科技”。

某硬件廠商的隔空充電技術

如果在數米范圍內給手機進行“隔空充電”，被稱為“硬核科技”。那毫無疑問，在距離地面3.6萬公里高度的地球同步軌道上給高速公路上的電動汽車充電，只能被稱為“科幻”了。

空間太陽能電站概念圖

考慮到在太空中利用太陽能發電，效率高、持久、清潔，不受季節、晝夜變化影響，甚至還能作為深空探測器能源系統的候選方案，中國科學家正努力將這種科幻片中的情節變為現實。

今年6月，全國首個空間太陽能電站實驗基地在“霧都”重慶開工建設，由于目前技術水平和條件有限，該項目計劃未來先在平流層建立起一個太陽能電站，試驗收集太陽能并通過無線能量傳輸方式向地面提供持續電力的發電系統。該基地預計年底建成，明年開始相關實驗。

與此同時，西安也在開展空間太陽能發電相關試驗，當地正在建設全球首個空間太陽能電站地面驗證中心，其團隊帶頭人段寶巖此前曾負責500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）的總體設計。

盡管空間太陽能電站的設想最早由美國提出，但目前只有中國正在建設基地進行地面驗證，而且重慶和西安兩個基地也是在經過十幾年的研討和論證后才真正開工，凸顯出空間太陽能電站的建設難度。

觀察者網梳理發現，要真正建成被稱為“太空三峽”的空間太陽能電站，目前還有諸多難題待解。

首先，大功率、遠距離無線傳能技術是必須跨越的難關，而且波束要指向規定的接收口徑，讓誤差盡可能縮小；其次，比空間站重的多的電站組件，要被發射到3.6萬公里高度的地球同步軌道上，并且完成在軌組裝；第三；重型火箭密集發射將帶來巨大的成本問題；第四，電站在太空中長期運行的安全問題，以及向地面傳輸輻射對生態、生物體會造成多大影響；此外，電站建設對新材料、高效能量轉化器件、超大型航天器結構及控制技術等都提出挑戰。

不過，雖然困難重重，但支持建設電站的科學家仍保持樂觀。今年5月，中科院院士葛昌純撰文指出，可控核聚變目前仍處于基礎科學研究有待突破的階段，而空間太陽能電站不存在基礎科學問題，雖然工程規模巨大，但相關技術經過持續研發是能夠在一定時間內取得重要突破的?？臻g太陽能電站的發展將極大地帶動低成本運載、空間大規模建造等空間前沿技術的跨越式發展。

空間太陽能電站概念圖 圖片來源：《中國科學報》

“霧都”中的空間太陽能電站實驗基地

自1969年世界上第一座太陽能發電站在法國建成，人類掌握太陽能發電技術已超過60年。但目前太陽能在地面的利用效率并不高，因為太陽輻射在穿越大氣層時，可能遭遇云、霧、雨、雪等各種天氣，能量密度波動較大，很不穩定。

例如，位于中國西南部的直轄市——重慶，受地理環境影響，年平均霧日為104天，素有“霧都”之稱。而位于重慶西部的璧山區云霧山全年霧日多達204天，堪稱“世界之最”。

在這樣的地方進行太陽能發電，顯然不是明智之舉。

但很快，重慶將擁有一項關于“太陽能革命性技術”的實驗設施。6月20日，重慶市政府網站發布消息稱，全國首個空間太陽能電站實驗基地在璧山區正式開工建設（下稱：璧山基地），該基地將重點進行空間太陽能發電站、無線微波傳能以及空間信息網等技術的前期演示模擬與驗證等。

據重慶經信委介紹，璧山基地選址于璧山區福祿鎮和平村，地形三面環山，所在地區具有氣候濕潤、無霜期長、日照多、云霧陰雨少等特點，可以保障實驗順利進行。

重慶市政府網站截圖

空間太陽能電站的技術原理并不復雜，就是在地球軌道上建立一個電站收集太陽能，并通過無線能量傳輸方式向地面提供持續電力的發電系統。這種發電方式不受晝夜、天氣、地區緯度等自然因素影響，其電能通過無線方式傳輸，延伸的無線輸能、無線通信等相關技術還可廣泛應用于軍事和民用領域。

開工兩個月后，重慶璧山基地傳出新消息。8月16日，中科院主管的《中國科學報》報道稱，璧山基地預計年底完工，明年正式開始相關試驗。該基地的技術負責人名叫楊士中，他同時是中國工程院院士、重慶大學通信與測控研究所所長。

對于建設空間太陽能發電站的好處，楊士中如數家珍。他曾向外界列舉數據稱，在日照充足的中國西北地區，一平方米的光伏電池可產生0.4千瓦電力，在“霧都”重慶，僅為0.1千瓦。而在距離地球表面約3.6萬公里高度的地球同步軌道上，發電功率可高達10千瓦-14千瓦。

與此同時，在重慶700公里之外的西安，中國工程院院士、西安電子科技大學教授段寶巖團隊也在開展空間太陽能發電相關試驗，他們正在建設全球首個空間太陽能電站地面驗證中心。段寶巖被外界視為中國天線方面的頂尖專家，此前曾負責500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）的總體設計。

位于璧山高新區的無線能量傳輸及環境影響科學工程項目效果圖 璧山高新區供圖

實驗基地能夠開工，肯定在科學界獲得了支持。

今年5月11日，中國粉末冶金奠基人之一、中科院院士葛昌純撰文指出，中國可再生能源開發規模居世界首位，但由于可再生能源的不穩定性，實際發電量占比僅為23.6%。在大規模儲能技術取得重大突破之前，僅依靠地面可再生能源取代傳統化石能源，提供持續穩定的能源供給還不現實。

他認為，太陽光在太空中不會被大氣減弱，也不受季節、晝夜變化影響，可以通過無線能量傳輸方式向地面提供連續、穩定的清潔能源。而在太空建設太陽能電站是實現太陽能大規模穩定利用的重要方式，也將成為解決未來能源和環境問題的主要戰略選擇之一。

今年3月，全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩指出，空間太陽能電站發展的核心應用目標，是為地面提供大規模商業化的電力供給。如果中國建成空間太陽能電站，電動汽車或能隨時隨地充電，不再有“斷糧”之憂。

而中國航天科技集團五院研究員王立認為，與化石能源相比，空間太陽能是一種高效、持久、清潔的能源。在宇宙運行的空間太陽能電站可以大規模收集、轉化太陽能，并以無線方式將電能穩定傳輸到地面電網，發電量與地面核電站相當。

中科院官網截圖