本报记者 潘 欣

据《科学》杂志记载，1968年，美国科学家彼得·格拉赛首次提出大胆构想：将太阳能发电站部署至太空，把取之不尽的阳光转化为电能，再以微波形式传回地球。这一曾经只存在于科幻电影中的愿景，如今正以超乎想象的速度逼近现实。

人工智能（AI）算力需求增长与商业航天产业发展，为太空光伏带来新机遇。今年以来，美国科技企业Meta与初创企业OverviewEnergy达成太空太阳能合作协议，太空探索技术公司（SpaceX）完成大规模首次公开募股（IPO），轨道数据中心等新兴应用也受到关注。太空光伏逐渐从航天器电源技术延伸至未来能源基础设施的竞争领域。

AI的电力缺口与太空的战略价值

太空光伏主要包括为空间航天器提供电力的太阳能电池，以及通过无线能量传输向其他航天器乃至地面输送电力的空间太阳能电站。前者已广泛应用于航天领域，后者仍处于技术验证和商业探索阶段。

近年来，AI算力需求快速增长，为空间太阳能电站提供了新的应用场景。国际能源署（IEA）预测，到2030年，全球数据中心用电量将达到945太瓦时，较2024年增长一倍以上。电力供应和电网接入能力正成为制约数据中心扩张的重要因素。

科技企业的能源布局已反映出这一趋势。6月，谷歌2026年环境报告显示，2025年其数据中心用电需求较上年增长37%，运营排放量较上年下降2%。同期，谷歌采购了大量清洁电力，并指出，AI基础设施扩张速度快于电网脱碳进程。

Meta也在美国路易斯安那州推动大型AI数据中心及配套能源建设。2025年8月，当地监管机构批准为Meta首座数据中心配套建设3座联合循环燃气发电设施；2026年3月，电力企业Entergy又提交建设7座新燃气发电设施的申请，计划总装机容量为5278兆瓦，预计投资129亿美元。该申请将于2026年12月审批。

在这一背景下，空间太阳能电站的优势逐渐受到关注。与地面光伏受昼夜交替、天气变化影响不同，太空太阳能电池阵可在较长时间内持续接收太阳辐射。如果能将收集到的电能高效传输至地面，就有望为电力系统提供新的能源补充。

OverviewEnergy计划利用轨道卫星收集太阳能，通过激光装置将其转换为近红外光束，再传输至地面光伏发电站，由硅基光伏组件转化为电能。4月，Meta与该公司宣布合作，Meta将获得其太空太阳能系统最高1吉瓦容量的使用机会。双方计划2028年开展首次在轨演示，如果顺利，有望于2030年启动商业供电。

不过，近红外光束无法穿透云层，地面接收效果仍会受天气影响，卫星制造、发射和运行成本，以及能量传输损耗也有待验证。

经济性约束与商业化路径

太空太阳能的商业前景最终取决于发电成本是否有竞争力。美国国家航空航天局（NASA）2024年发布的空间太阳能研究报告指出，按照评估的系统设计和2050年投运的假设，空间太阳能发电成本仍高于地面可持续能源替代方案。大规模在轨组装与维护、自主运行、高效无线能量传输等能力也存在缺口。

发射成本是影响太空光伏经济性的关键变量。空间太阳能电站需要部署大面积太阳能电池阵、能量转换设备和无线能量传输装置，对火箭运载能力和在轨组装技术提出较高要求。虽然重复使用火箭可推动发射成本下降，但大型空间能源设施仍需要大量设备进入轨道，运输和部署成本不容忽视。

从应用场景看，为卫星星座、轨道数据中心和深空探测器提供电力，可能比直接向地面电网大规模输电更易转化为商业价值。这些场景对空间电源依赖较高，也能一定程度上规避地面无线能量传输面临的天气和接收设施等问题。

随着低轨卫星星座扩张，空间太阳电池市场需求也在增长。根据SpaceX今年二季度的文件，截至6月底，其星链网络在近地轨道上已拥有超过1.02万个宽带和移动通信卫星。而据卫星追踪平台KeepTrack 11月的统计，这一数字已增至1.1214万个，其中正常工作的有1.12万个。卫星持续部署和更新，对太阳电池阵的轻量化设计、制造成本及规模化生产提出了更高要求，也为新型空间太阳能电池提供了早期应用场景。

中美布局：空间能源产业链加快形成

太空光伏涉及航天运输、空间太阳能电池、能量转换、无线能量传输和在轨组装等多个环节。目前，中国和美国均加快相关技术布局，但在商业应用探索和关键技术攻关方面各有侧重。

我国持续围绕空间太阳能电站整体系统开展技术攻关。中国工程院院士、西安电子科技大学教授段宝岩领衔的“逐日工程”，是我国空间太阳能电站领域的重要科研项目。2022年，项目团队建成空间太阳能电站全链路地面验证系统。今年5月，项目团队在微波无线能量传输方面取得新进展。据新华社报道，团队地面验证系统实现一对多动目标微波无线能量传输，在百米级距离实现1180瓦直流功率输出，传输效率达到20.8%，波束收集效率达到88%。6月，项目科研人员介绍了远期目标，力争2030年建成兆瓦级空间太阳能电站，并在2050年建成吉瓦级空间太阳能电站。10月底，段宝岩院士在杭州围绕“逐日工程”与OMEGA太空电站技术作专题分享，结合深空探测、空间算力等场景需求，重申了空间太阳能电站从地面验证走向在轨部署的技术路径。

美国则依托商业航天企业和科技企业的市场需求，积极探索空间太阳能的商业应用。Meta与OverviewEnergy的合作，为太空太阳能向地面供电提供了潜在应用场景；SpaceX则通过可重复使用火箭和大规模卫星组网，推动商业航天运输能力提升。不过，从商业合作到规模化供电，仍需跨越发射成本、在轨组装和无线能量传输等技术门槛。

总体来看，美国在商业航天运输和企业应用场景方面有先发优势，我国则持续推进空间太阳能电站整体系统和无线能量传输关键技术攻关。未来产业竞争不仅取决于太阳能电池转换效率，还涉及运载火箭、空间设施制造、能量传输和地面接收系统的协同发展。

从1968年空间太阳能电站构想提出，到如今企业开始探索太空向地面输电，相关技术经历了半个多世纪的积累。短期内，为卫星和轨道数据中心等空间设施提供电力，可能先于大规模向地面输电形成实际应用；长期来看，只有当发射成本、系统运行成本和能量传输效率达到合理平衡，空间太阳能电站才有望成为地面能源体系的有效补充。