【对话】
第二十七届中国科协年会正在进行中。我们特别策划对话系列，与参会的科技工作者深度交流，聚焦那些长期深入一线的科技工作者。在空间太阳能电站创新技术与应用专题论坛期间，我们对话了粉末冶金和先进陶瓷专家葛昌纯，讲述他在空间太阳能电站领域的深入思考与战略布局。
【人物简介】
葛昌纯粉末冶金和先进陶瓷专家，长期从事材料科学研究。中国科学院院士。
“解决人类未来能源危机的两条最有效途径中，核聚变一直被寄予厚望，但其技术难度极高，实现之路充满挑战；相比之下，空间太阳能发电则是一项真正‘看得见、摸得着’的未来能源解决方案。”
近日，在中国宇航学会、中国可再生能源学会联合承办的第二十七届中国科协年会“空间太阳能电站创新技术与应用”专题论坛上，中国科学院院士葛昌纯表示。早在2014年，他便提出要“向空间要电力”的设想，呼吁将空间太阳能发电作为我国能源安全与可持续发展的重要突破口。11年过去，这一设想正在逐步走向现实。
葛昌纯表示，我国发展空间太阳能电站的紧迫性正在不断提升，虽然近年来已在关键技术研发方面取得重要进展，但与国际先进水平相比仍存在短板，因此亟需国家层面的持续支持与布局，加速突破瓶颈，从而在未来能源布局中占据主动。
发展空间太阳能电站需求紧迫
空间太阳能电站是指在宇宙空间将太阳能转化为电能，再通过微波或激光等方式将能量传输到地面的电力系统。自上个世纪60年代由美国工程师Peter Glaser提出以来，其受到国际广泛重视并被持续研究。
在葛昌纯看来，发展建立我国的空间太阳能电站具有紧迫性。首先，太空中的太阳能强度是地面的10到15倍，可以提供连续稳定的清洁能源，空间太阳能电站作为一种可持续、稳定的清洁能源供应方式，能够有效缓解我国对传统化石能源的依赖，减少碳排放，助力实现碳达峰、碳中和目标。同时，空间太阳能电站的发展将带动航天、材料、能源等多个领域的技术突破，提升我国在国际航天领域的竞争力。
2008年，我国空间太阳能电站研究正式被纳入国家先期研究规划。经过十几年的自主创新研究，已在一些关键领域取得了阶段性成果，不仅构建出了完整“材料-传输-控制”技术链，还在超轻光伏材料、热控材料、高效微波转换、在轨机器人装配、波束控制精度及接收场安全等技术上均有所突破。
然而，他清醒地指出，当前进展仍低于预期，且与国际领先水平存在明显差距。“我们在一些指标上差距正在缩小，但在技术普及性和产学研结合上，远不如美国和日本。”葛昌纯回忆道，美国相关学术会议开放程度高，鼓励包括学生在内的广泛创新参与；日本则更注重研究与企业应用的紧密结合。
与此同时，国际上空间太阳能电站的研究竞争日益激烈。美国计划在2025年前开展关键技术空间验证，日本也已将空间太阳能发电列入国家发展计划，提出了2050年前建设商业空间太阳能电站的发展路线图。两国及欧洲一些国家和地区已经在该领域投入了数十亿美元，并积极着手布局相关的技术标准和产业链。
相比之下，我国在一些关键领域仍存在明显差距。例如，我国发射成本约为每磅2000美元，比美国SpaceX高出近40%，制约了大规模在轨部署的可行性；我国在轨维护技术仍处于地面验证阶段，而美国已开展机器人自主维修试验；我国关键材料的使用寿命与日、美相比差距超过50%，直接影响电站的长期运行效率和经济性。
葛昌纯指出，面对激烈的国际竞争，我国必须加快步伐。若不能及时突破核心技术、提升工程化能力，将面临关键技术被垄断、标准制定权和市场空间被挤压、空间资源开发话语权被削弱的风险，甚至影响国家能源的长远安全。
现实瓶颈仍需突破
受限于我国在空间太阳能电站领域起步较晚，葛昌纯指出，相关核心技术方面仍存在诸多瓶颈，需要加大攻关力度。
首先，在空间超大型结构建造方面，未来的商业级空间太阳能电站重量可能达到万吨级，远超我国目前最大航天器仅百吨级的规模。要在轨建造如此庞大的结构，必须加大力度研发碳化硅纤维增强复合材料、超轻结构材料、热防护材料等新型材料，以及自适应结构技术，以实现空间建造能力的突破。
同时，在大功率无线传输技术方面，空间太阳能电站要求微波或激光传输效率从目前不足50%提升至60%以上，并需提高波束控制精度与安全性，这同样依赖于关键材料与核心器件研发制备技术的突破。此前，西安电子科技大学成功构建了世界首个全链路地面验证系统，其微波传输效率与控制精度已达到国际先进水平，为该技术领域的发展提供了重要示范。
此外，太空碎片对空间太阳能电站的影响不容忽视。因此，在推进空间太阳能发电的同时，也必须高度重视太空碎片的监测、预警与防护，这是保障系统安全运行的重要前提。
除技术瓶颈外，葛昌纯补充谈到，我国在大规模应用中的技术集成与实际验证方面仍不成熟。对此，可采取“模块化”方式，先建设小型空间太阳能发电站，再逐步拼接为大型系统，这种方式更具灵活性，也更便于验证与推广。
国家力量是破局之道
在葛昌纯看来，我国计划在2030年前完成百万瓦级空间太阳能发电的实验验证，并预计到2050年实现商业化运行的目标是稳妥且可行的。然而，要实现这一在国际空间太阳能发电领域的“首个领跑”，还需直面一些困境。
目前，我国在空间太阳能发电领域的投入较为分散，缺乏统一规划和集中支持，主要依靠高校和科研单位的自发推动。尽管这些力量充满热情，但终究难以支撑如此庞大、复杂的系统工程。相比之下，美国、日本和英国等通过国家级计划推进相关研究，投入动辄上亿美元，有些军事相关的项目甚至涉及大量未公开资金。
因此，要想“破局”，实现“首个领跑”的目标，葛昌纯建议，应建立起一套完善的国家战略体系，使国家从政策机制、资金投入和国际合作三个方面发挥主导作用：
首先，建议考虑将空间太阳能电站及其关键技术研究列为国家重大专项，并成立跨部门协调机制，统筹技术路线和发展方向，避免资源分散、重复投入。
其次，在资金方面，前期应以财政资金为主，集中力量突破关键核心技术；待技术成熟度提高后，可引入“公共私营合作制”，吸引民营企业和商业航天公司参与，形成多元化的投入机制，提升工程落地的效率和可持续性。
同时，空间太阳能电站是全球共同关注的前沿方向，我国还应加强国际合作，通过共建联合实验室等方式，分担研发风险，积极主动参与并推动太空能源相关标准的制定，提升国际话语权和技术主导权。
葛昌纯强调，青年一代肩负着实现我国迈向“航天强国”的使命，在工作中应培养扎实的专业基础和跨学科的综合能力，同时要注重实践能力的培养，积极参与实验验证和项目实践，积累丰富的工程经验。此外，空间太阳能电站的建设是一个长期而艰巨的任务，要有坚韧不拔的毅力和团队合作精神，共同推动项目的进展。
“我们要发扬‘两弹一星’精神，以十年磨一剑的定力攻克关键技术，让中国旗帜率先闪耀在地球同步轨道的能源基地上。”葛昌纯说。
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撰 稿：蒲雅杰 高雅丽
责 编：刘洞天
审 核：张敬一
值班编委：宋玉荣