不论是战争行动还是生产生活，能源都是人类赖以生存和发展的重要物质基础。在全球能源紧缺的大背景下，充分利用太阳能，将成为解决能源与环境问题的治本之策。除在地面接收太阳能外，利用太阳能直接在外太空上发电，建设天基太阳能电站，并通过激光或微波无线传输方式向地面供电，将为人类提供能源应用新思路。
天基太阳能系统涉及光电、航天、材料等数十个领域，是一项规模庞大的巨型系统工程。随着人类在探索太空的征程中越走越远，未来的空间太阳能电站将会出现在太空旅行的每一个角落，成为各类太空飞行器的能源补给站。
滚滚能源天上来
太阳是人类赖以生存的能量之源，它每秒钟辐射到地球的能量，相当于燃烧500万吨优质煤的能量总和。相比于煤、石油等目前得到广泛应用的能源，太阳能不仅取之不尽、用之不竭，更是人类未来解决能源危机的最优方案。
然而，由于受昼夜交替、大气层反射和吸收以及地区纬度、气象条件等多种因素影响，目前地面太阳能的利用效率并不高，进入电网发电后也只能担任辅助和调节的“小角色”，大部分太阳能都从我们身边不知不觉溜走了。由于可在外太空时时接收太阳辐射，几乎所有的航天器都有太阳能发电和储电的功能系统，天基太阳能的构想应运而生。天基太阳能系统通过发射安装大型太阳能电池板阵列的卫星，在外太空收集能量后,通过激光或微波等无线传输方式将电能传回地面，可实现相比地面5倍以上的能量利用效率。
早在1968年，美国科学家彼得·格拉赛就提出天基太阳能电站的构想。此后，美国为研发天基太阳能系统做了大量的技术探索和相关试验工作，并提出多种不同构想的技术实现思路。2007年4月，美国国家安全空间办公室成立了天基太阳能发电站研究组。2012年，在美国国家航空航天局创新型概念的支持下，研究人员提出了“任意大型相控阵空间太阳能电站”的建设方案。
目前，由劳伦斯·利弗莫尔国家实验室先行探索研究的“天基太阳能发电”系统，预期可通过天基设施从太阳中源源不断地获取能量，并通过无线传输方式传回地球。而获得美国国防部长创新挑战奖的空间太阳能项目，更是集合了包括美国国务院能源局、国防部高级研究计划局、联合参谋后勤局和空军大学空间创新中心等诸多研究机构，充分显示了美国对天基太阳能系统研究的重视程度。
除美国外，日本和欧洲等也相继投入资金和人力，开展天基太阳能系统的关键技术研究。作为能源需求大国的日本,其无线能量传输技术处于国际先进水平，“天基太阳能发电研究开发”项目已经被列入日本七大重点发展领域。
新能源应用的下一站
天基太阳能系统主要包括太阳光聚光与能量转换、能量发射装置以及地面接收装置3个部分。其中，太阳光聚光与能量转换主要将太阳能转化成为电能，地面接收系统利用地面天线接收空间发射来的能束，将其转换成电能后就可直接使用。专家认为，天基太阳能要想真正成为现实，研究基于激光或微波的空间无线传输是当务之急。
使用激光这一神奇光束进行能量传输，可实现能量发射系统小型化。但是，由于激光光束受烟雾和云层干扰较大，因而降低了平均传输效率，对地面接收站的自适应光学设备也提出了较高要求。此外，使用激光发射能量，要避免光路中有其他物体存在，因而需要空间发射装置建立一套对空间飞行装置的识别应答系统。目前设计的激光无线传输装置系统只有约10吨重，可依靠“猎鹰-9”火箭一次发射升空。同时，由于相关技术设备的成熟度比较高，因而系统较容易搭建，已经成为天基太阳能走向实际应用的未来之星。
相比之下，采用微波传输方式对接收系统要求较低，可在有降雨、多云等复杂气象条件下使用，并可提供相对稳定、连续的能量传输。但采用微波方案对设备尺寸提出较高要求，空间发射系统庞大复杂，不仅需要进行多次航天发射，甚至还需要进行在轨组装。微波传输系统虽然成本高昂，但更加有利于实现未来天基太阳能的实际应用。
能源“游戏规则”的改变者
天基太阳能的出现，可有效解决地面太阳能系统在夜间无法发电的问题，更可避免地面太阳能系统接收过程中的能量损失。天基太阳能系统一旦研制成功，可直接将太阳能并入电网，为人类生产生活提供不竭的动力源泉，势必成为“能源游戏规则”的改变者。
天基太阳能的投入应用，可促进太空能源基础设施建设，未来“太空家园”的“发电厂”即将诞生！天基太阳能不仅可支撑外太空的各类航天设备正常运转，还可构建完善的运输网络和基础设施，更可为天地旅行的飞行器提供新的动力。目前正在研判的一种混合动力太空飞船，预计将采用激光天线接收天基太阳能量，相比于依靠化学燃料推进的飞行器在重量上可成功“瘦身”为原先的20到30分之一。
驻扎在高原、海岛等特殊地区的部队及其装备一直是能源需求大户，但这些地区的能源供应却“物以稀为贵”。天基太阳能可为能源成本高昂的战区和军事设施，以及后勤保障力量薄弱的战场提供能量来源。天基太阳能系统一旦建成，更可为昂贵的军费开支提供省钱的新路子，未来各类武器装备和军事基地可直接依托无线传输的太阳能来驱动。
时至今日，破坏后勤补给线依旧是实现出其不意打击敌人的“上上策”。装备了大量油料物资的运输补给车队不仅会增加后勤保障成本，更容易成为战场上攻击的“活靶子”。天基太阳能可全天候补给，大幅度降低执行后勤保障的战争成本。（张乃千 章翀）
