葛昌純院士：讓空間太陽能助力“一帶一路”

　　 空間太陽能發電站的終極目標是在任何時間，能向地球上任何地點直接供電。除此之外，其潛在應用價值主要有：作為大型空間能源基地，為空間活動提供動力；作為無線能源可以轉化為熱能直接用于重點地區的冰雪消融，以及促進植物生長等。

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　　目前，由中國提出的“一帶一路”經濟合作倡議已經得到了國際范圍的廣泛認同和積極響應，推進“一帶一路”建設離不開新型能源的發展。要為“一帶一路”提供重要能源保障，建議將“空間太陽能發電及其關鍵材料與關鍵技術的研究”列為國家“十三五”計劃的重大科技專項。

　　“一帶一路”呼喚能源革新

　　2015年3月28日，國家發展改革委、外交部、商務部聯合發布了《推動共建絲綢之路經濟帶和21世紀海上絲綢之路的愿景與行動》，該行動的重點合作內容就包括積極推動水電、核電、風電、太陽能等清潔、可再生能源合作。由此可見，“一帶一路”作為重要的新型經濟合作模式，它的發展和推動離不開能源領域的合作和發展。

　　眾所周知，能源問題一直是影響社會發展的基礎問題。據估計，包括化石能源在內的所有能源大約僅能供人類使用二三百年。能源短缺以及大量使用化石燃料造成嚴重環境污染的問題會嚴重地制約人類社會經濟的發展及國家的安全。

　　因此，積極發展水電、核電、風電、太陽能等清潔、可再生能源已經成為世界各國首要的發展目標。目前，作為一勞永逸地解決人類能源危機的終極能源，人們公認的只有兩個：其一，是在地面上建立核聚變發電站；其二，是在空間建立太陽能發電站。特別是當建立核聚變發電站能否在50年內實現核聚變能發電商業化尚存在著爭論的情況下，空間太陽能發電站（Space Solar Power Station，SPSS）在技術上有可能在20~30年內實現商業化的預測對人們有巨大的吸引力。

　　空間太陽能潛力無窮

　　1968年，美國的Peter Glaser博士提出了建立空間太陽能發電站的大膽設想，為人類解決能源與環境問題指出了一個重要方向。雖然目前SSPS計劃還沒有實現，但是人們已經越來越深刻認識到，現代社會必須由依賴化石燃料轉變為依靠天然能源以保護地球環境，實現可持續發展。SPSS的基本構想是在地球同步靜止軌道（位于赤道上空36000公里的圓形軌道）衛星上安裝大面積太陽能電池，將太陽能轉化為電能，然后通過微波技術將太陽能轉換為微波，并傳輸到地面，通過地面接收裝置再將微波束能轉變為電能。此外，在地球同步軌道衛星上也可直接將太陽能轉變成激光束，傳輸到地面，然后轉變成電能或通過電解海水轉變成氫作為能源。

　　SSPS的終極目標是在任何時間，能向地球上任何地點直接供電。除此之外，其潛在應用價值主要有：作為大型空間能源基地，為空間活動提供動力；作為無線能源可以轉化為熱能直接用于重點地區的冰雪消融，以及促進植物生長等。

　　SSPS的上述特點使其成為“一帶一路”優先發展的清潔能源的重要選擇之一。這主要體現在以下幾個方面：首先，SSPS是一種綠色清潔能源，而且，由于空間太陽能無窮無盡，其也是一種可持續發展的新能源，符合“一帶一路”的發展理念；其次，SSPS是一種空間可移動能源，可以為“一帶一路”相關地區和國家提供全方位、移動式地面和空間能源服務；第三，SSPS是一種空間大型能源，它的構建可以為我們相關產業帶來一場新的技術革命，進而有效地促進“一帶一路”相關地區的經濟發展。因此，在某種程度上看，空間太陽能電站的發展可以為“一帶一路”的實施提供重要的能源保障。

　　讓SSPS為“一帶一路”保駕護航

　　事實上，SSPS計劃在上世紀末就已經引起中國科學家的注意。上世紀90年代，我國就開展了大量的論證和前期的研究工作，在總體設計、航天技術、材料技術、無線能量傳輸技術、空間組裝技術等關鍵技術方面都取得了不少進展和階段性的成果。

　　目前看來，我國建立空間太陽能電站的機遇已經來臨，已經具備建立空間太陽能電站的基礎。首先，在太陽能電池技術方面，我國已經開始在推廣太陽能光伏發電系統，到2010年，我國太陽能光伏發電總容量將達到40萬千瓦，2020年將達到220萬千瓦，我國已具備了太陽電池的技術基礎與空間應用能力。其次，在空間技術基礎方面，我國在人造衛星、載人航天和深空探測三個航天技術領域實現了新跨越，尤其是神舟載人飛船和標志深空探測能力的嫦娥一號的發射成功，使我國步入了世界航空航天技術領域的超級強國之列。而且，目前我國已有多種型號的長征系列運載火箭，輸送的有效載荷也越來越大，已能承擔國際上各種衛星的發射業務。因此，在地球同步軌道建立一個空間太陽能衛星電站已經可以規劃和實施。第三，在無線電能傳輸技術（WPT）基礎方面，作為空間太陽能發電的主要關鍵技術，WPT（Wireless Power Transmission）在能量傳輸方面起重要作用。目前我國在微波傳輸和激光傳輸領域已取得顯著成績，尤其是在大功率激光發射器件和大功率微波天線方面。因此，在WPT技術上只要認真組織，對WPT在輸能的功率、效率與精度控制等方面進行技術攻關，完全可以掌握應用于空間電站的WPT技術。

　　空間太陽能發電已引起我國政府的高度重視。中國空間技術研究院等單位已經對空間太陽能電站總體方案進行了論證，北京科技大學等單位也已經對SSPS關鍵材料進行了論證和研發。但是，迄今為止，空間太陽能發電還沒有被列為國家的重大項目和國際合作的重大項目。

　　我們應該充分意識到空間太陽能電站在“一帶一路”建設中的作用，應該大力加速空間太陽能電站建設，力爭盡早把空間太陽能發電列為發展國民經濟的重大長遠項目和國家重大科技專項；盡快成立國家空間太陽能發電站推進委員會，協調各部委多渠道持續進行關鍵技術攻關；實行“政產學研用金”六結合，形成國家投入和市場推動的創新投資機制，主導成立國際合作機構推動空間太陽能發電站的國際化，為“一帶一路”建設保駕護航。