電力怎樣輸送
我們目前在地球上使用的太陽能供電裝置，都會受晝夜、天氣、季節變化等影響，很不穩定，導致太陽能利用率不高。但即將有一種裝置，在99%的時間裡都可以穩定接收太陽輻射，供電量甚至遠超“三峽工程”。它就是“空間太陽能站”，雖然這項工程還在研究中，但中國空間站建成已成既定事實，相信在不久的將來，中國將會成為少數掌握這項技術的國家之一。
空間太陽能站的想法從何而來？
太陽內部進行著劇烈的氫聚變成氦的核反應，並不斷向宇宙空間輻射出巨大能量。太陽內部輻射熱核反應足以維持600億年。因此對於人類來說，太陽能是取之不盡，用之不竭的，它的廣泛性、清潔性都比化石燃料和核燃料強。不過人類目前對太陽能的利用率還不到20%，如果人類對太陽能的利用率達到50%，那麼人類發展可能展開新的紀元。
當然，太空電站這個設想不是憑空而來，也不是最近才出現的。早在上世紀90年代，太空電站這個設想就出現了。
1881年，著名的電氣工程師給美國的電氣工程學會寫了一封信，他說，宇宙中充滿了動態能量，我們現在應該考慮讓我們的機器去利用這種偉大的自然之力。特斯拉大概的意思就是，既然我們周圍存在著電磁波，太空中也充斥著宇宙射線，它們多多少少都攜帶著能量，所以人們要做到的就是要找到合適的辦法來接收和利用這些能量。
尼古拉·特斯拉
在特斯拉的這一理論問世幾十年後的1968年，美國麻省裡特子均公司的工程師，彼得·格拉澤提出了建設太空電站的構想。他的想法是把一座太陽能發電站送到離地面36000千米的地球靜止軌道上。讓巨大的太陽能電池板直接在太空中吸收太陽能，然後讓太陽能穿過大氣層輸送到地面使用。
格雷澤博士提出的空間太陽能電站設想
在當時，格拉澤的想法可謂是非常大膽，但他提出這一構想時，全球正面臨著石油危機，太空電站的建設就顯得非常誘人。
於是美國科學家在經過近十年的論證後，終於在1979年提出了一個名為“1979SPS基準系統”的太空電站方案，並計劃斥資2500億美元將這個計劃實現。然而理想很豐滿，現實很骨感。格拉澤策劃的太空電站重達5萬噸，僅太陽能電池板的空間面積就達到了50多平方千米，向地球運輸電力的微波發射天線的直徑都寬達1千米。
SPS系統型號3
先別說當時美國的太空梭還未正式投入使用，即使能夠使用了，30噸的載量也需要太空梭運送1000多次才能完成。這個專案就不得不擱置。
20世紀末，太空電站的構想再次被美國軍政當局提上了議事日程，計劃到21世紀中葉也就是2050年前將自己的太空電站部署在軌道上。在美國忙於研究的這二十多年裡，其他國家也對太空電站的構想很感興趣，歐盟、俄羅斯、日本等國家都紛紛啟動了自己的太空電站計劃。
整個傳輸裝置的原理圖
1990年，日本正式提出建立太空電站的設想，計劃將一枚太陽能發電衛星送到距離地面1100千米的軌道上，並將這枚衛星命名為SPS2000。1993年，日本用探測火箭進行了一次微波輸電實驗。
太空電站長什麼樣？它怎樣將太陽能源送到地球？
日本的設計構思
太空電站的完整建設專案可以說就是日本定下來的，計劃是在地球的靜止軌道上，距離地球約3。6萬公里。日本的目的是建造一個發電量為10億千瓦的太空發電站，為此多個機構研究所的研究人員集思廣益，提出了多個設計方案。
日本宇宙航空研究開發機構的研究院設計的太陽能電池板像是兩面巨大的鏡子，這兩面“鏡子”直徑為1。25公里，將太陽光聚集到上面後，透過微波傳輸器將能量傳輸到地球。
美國的設計構思
1999年，美國展示出了新的研究結果，空間太陽能電源探索研究和技術計劃（SERT），這個計劃不但繼承了二十年前的研究，還提出了新的整合對稱聚光系統，展開了子系統的設計與可行性分析。
SERT系統採用了匯聚的手段，透過兩側的大型薄膜聚光系統匯聚太陽光，相比日本其優勢在於，可以控制板面，不斷指向太陽，最大限度地收集太陽光束。彙集之後產生電能，再將電能轉化為微波傳輸到地面。（美國還有太陽帆塔專案Suntower，限於篇幅不具體介紹，感興趣的可以自行了解。）
SERT系統構思圖
微波傳輸有多厲害？
無論是最初格拉澤的設想，還是美日兩國的專案，都提到了使用微波傳輸的概念，那麼這個微波傳輸是怎麼進行的，它有多厲害呢？
微波就是指頻率在300MHz~300GHz之間的電磁波，微波無線輸電就是透過能量轉換裝置將收集到的電能轉化為電磁波，它的優點是傳輸距離遠，功率大，而且能量傳輸系統是無質量的。它不但能以光速傳輸能量，能量傳輸的方向也可以迅速變換。
微波傳輸到地面動圖
因此，世界上正在規劃的太空電站專案，基本上都是使用相同的套路。
首先在軌道上建立太陽能電站，電站基本是由多塊小型太陽能電池板組成兩塊大型的電池板，兩塊電池板中間連線著的就是能量轉換裝置。先由電池板將太陽能收集起來轉化為電能，再透過能量轉換裝置將電能轉換為微波，微波傳到地面裝置後，再由另一個轉換裝置將微波轉換成電能，如此一來就可以持續地為地面供電。
太空電站中的電能進入到城市的過程
中國的太空電站專案也不甘落後
值得高興的是，中國的載人航天、探月工程、火星探測、空間站等空間技術在有條不紊地發展的同時，太空電站計劃我們也不甘落後。
2008年，我國空間技術研究院就計劃，到2035年建成一個200MW（兆瓦）級的太空太陽能發電站。國家也將太空電站列為重點研究專案，已經在無線能源方面取得了一系列重大突破。並且中國將投資2億元人民幣在中國西南部的重慶市璧山區建立一個測試基地，用於研究大功率無線電能源傳輸以及對環境的影響。
太空太陽能實驗基地鳥瞰模擬圖
終於，2021年6月，這個工程開建了，這個基地的名稱叫做“空間太陽能實驗基地”，整個基地總投資26億元人民幣，目前已經獲得了初期投資約1億元人民幣。
基地佔地面積超246畝，其中包括33畝核心實驗區，106畝試驗區，167畝外圍建設區。將在這些區域內建造升空試驗場地、氣球平臺除錯場、太陽能發電站實驗科普綜合樓、試驗平臺、太空育種區等。
核心試驗區模擬動圖
為什麼會選擇重慶璧山呢？
從自然條件上來看，基地周圍三面環山，這個位置日照充足，雲霧較少，無霜期長，而且氣候溼，對各項實驗都有利。
太空電站建成後，將對我們的生活帶來怎樣的好處？
太空電站能夠實現超遠距離的電力排程。太空電站產生的微波可以直接反射到最需要電力的地方，比如高原、山村等偏遠地區，無需透過電網跨省排程，不用再受到電網傳輸能力的限制。
太空電站或許能夠干預颱風走向，理論上，透過調節微波的評論，太空電站能夠對熱帶氣旋的走向和強度進行干預和調節，讓颱風無法登陸沿海城市。
太空電站定向輸電模擬圖
太空電站專案雖然看似觸手可及，但想要達到預想中的效果，還有一些技術難題需要攻克。一、建造載量超大的運載火箭；二、在太空中組裝起電站的技術、三、微波超長距離傳輸的可行性研究；四、空間電站帶來的其他影響。
不過，太空電站研究基地已經在建設中，建設完成正式投入使用後，相關的技術難題總有一天會被我們攻破。目前，美國、日本、俄羅斯、歐盟都想搶先掌握這項技術，不過閃電哥對此完全有信心。中國空間站都要在2年內建設完成了，空間電站，還會遠嗎？