近年来，一些国家一直在研究天基太阳能（Space-Based Solar Power，SBSP）的可行性，作为满足世界日益增长的能源需求的一种新技术，天基太阳能是一种可持续可再生能源。这个领域的三个关键参与者是日本、中国和美国，各自在这个创新领域都取得了值得注意的进步。

日本：几十年来对SBSP的追求

日本及其航天局JAXA几十年来一直在研究SBSP。该国在2015年取得了突破，JAXA的科学家成功发射了1.8千瓦的电力到超过50米之外的无线接收器，足以为电热水壶供电。

最近，京都大学教授Shinohara直树自2009年以来一直在研究SBSP，其领导日本政府和私营企业合作，计划最早在2025年从太空发射太阳能。这个雄心勃勃的项目涉及在轨道上部署一系列小型卫星，然后将阵列收集的太阳能传输到数百公里外的地面接收站。

中国：为SBSP测试地面阵列

中国西安电子科技大学的研究人员已经完成了对地面阵列的测试和检查，该阵列可以应用于SBSP。该团队于去年6月5日成功测试了“世界上第一座全链路和全系统太阳能发电厂”。该系统是一个75米高的钢结构，位于西安电子科技大学南部校园，配备了五个不同的子系统，旨在进一步开发SBSP阵列。

中国团队的天基太阳能提案被称为OMEGA，是Orb-Shape Membrane Energy Gathering Array的缩写。OMEGA于2014年由西安电子科技大学机电工程学院的段宝燕及其同事首次提出。地面阵列研究旨在测试可能的OMEGA子系统，包括将阳光转化为能量及其无线传输。

到目前为止，OMEGA项目最重要的成就之一是在大约55米的距离上以微波的形式成功无线传输能量。这种能力是未来天基太阳能基础设施的一个至关重要的因素。

美国：加州理工学院的无线电力传输

在美国，加州理工学院（Caltech）在SBSP方面也取得进展。据报道，加州理工学院的研究人员通过无线方式将太阳能从太空传送到地球，据该机构称，这是该领域的首次。这一成就是加州理工学院空间太阳能项目的一部分，该项目使用了用于功率传输低轨道实验的微波阵列（Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment，MAPLE）。MAPLE是1月份发射的在轨空间太阳能演示器（SSPD-1）上的小型原型。

研究人员表示，MAPLE的发射器阵列成功地将使用微波将在太空中收集的太阳能传送到帕萨迪纳加州理工学院校园Gordon和Betty Moore工程实验室屋顶上的接收器。

SSPD-1附着在Momentus Space公司的Vigoride spacetug航天器上，由两个用于收集太阳能的面板组成。MAPLE内的发射器阵列使用建设性和破坏性相干性在给定的距离上发送能量。MAPLE距离其发射器约一英尺，有两个接收器，可以收集太阳能并将其转换为直流电，在实验中，这些接收器用于点亮MAPLE内部的两个LED。研究人员能够通过在接收器之间切换传输来一次点亮一个LED，从而证明了阵列的准确性。MAPLE还有一个窗口，允许发射器将能量传送到航天器外的目标，如地球。

挑战和前景

尽管取得了这些令人兴奋的进步，但SBSP的前景仍然面临重大挑战。发射卫星、建造天基太阳能收集器的成本以及技术和安全障碍是主要问题。例如，即使日本成功部署了一套轨道太阳能阵列，使用现有技术生产一个可以产生1千兆瓦电力的阵列，这大约是一个核反应堆的能量输出，将花费约70亿美元。

然而，SBSP的潜在好处可能是变革性的。与受日光时间和天气条件限制的地面太阳能不同，该技术可以提供连续的电力收集。此外，它可以将电力输送到偏远或受灾地区，从而使任何地区都可以方便的获得能源。这些好处可能会彻底改变能源收集技术，成为我们摆脱对化石燃料的依赖的重要方法。