在3月中旬，有报道称沈阳航空航天大学杨靖宇研究团队在学术期刊《中国空间科学技术》上披露了其最新研究成果。这项被命名为“SSPS-CMCA”（圆柱形模块化空间太阳能电站）的设计，通过全面分析现有太阳能电站技术，整合各国方案优点，提出了一种高可行性、高扩展性的工程解决方案。而该消息也使得空间太阳能发电平台（SSPS ）再次成为焦点。

  空间太阳能发电平台是指在空间将太阳能转化为电能，再通过无线方式传输到地面的电力系统。相对于目前空间应用的卫星和空间站等的电源系统，其规模和能力要大得多。空间太阳能电站从其大的组成方面来说最重要的包含三部分：太阳能发电装置、能量转换和发射装置、地面接收和转换装置。太阳能发电装置将太阳能转化成为电能；能量转换装置将电能转换成微波或激光等形式，并利用天线向地面发送能束；地面接收系统接收空间发射来的能束，再通过转换装置将其转换成为电能。整一个完整的过程经历了太阳能-电能-微波（激光）-电能的能量转变过程。

  建造空间太阳能发电平台的构想由美国科学家彼得•格拉赛于1968年提出 。此概念提出以后，引起了国际上的广泛关注，以美国、日本为代表的多个国家对于空间太阳能发电平台开展了长期的研究工作。1999~2001年，美国航空航天局投资2200万美元，启动了“空间太阳能探索性研究和技术计划”（SERT）项目，总结分析了空间太阳能电站的最新进展，提出了美国空间太阳能电站的发展路线 年诺斯罗普·格鲁曼公司（Northrop Grumman）投入1750万美元，委托加州理工学院开展空间太阳能电站有关技术研究。

  日本从20世纪80年代就开始做空间太阳能发电平台概念和关键技术探讨研究，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）组织了一个专门的委员会和工作团队开展空间太阳能电站系统研究，分为三个主题：空间太阳能发电平台概念、体系结构研究和技术验证。目前日本已经提出在2030年实现1吉瓦商业系统运行的技术路线图。第一步是开展几十千瓦的小型系统验证，验证微波和激光的无线能量传输技术；将卫星发射到近地轨道或者月球轨道，试验将激光输送到月球表面。第二步是在国际空间站周围进行10兆瓦级的大型可展开结构机器人组装技术验证。第三步是在地球静止轨道上建造空间太阳能发电系统的验证系统，最终在地球静止轨道上建一个吉瓦级的商业空间太阳能发电系统。

  就英国而言，由其政府2021年委托进行的一项独立研究显示，到2050年天基太阳能每年可产生10吉瓦电力，占英国电力需求的1/4。2023年6月有新闻指出英国政府将资助430万英镑（约合人民币3864万元）探索天基太阳能，以期提供更清洁廉价的能源，提高英国能源安全。当时英国能源安全大臣格兰特·沙普斯在伦敦科技周的演讲中确认了一系列关于天基太阳能资助项目。格兰特·沙普斯表示，天基太阳能技术对提高英国能源安全具有巨大潜力，通过赢得这场新的太空竞赛，能改变为国家供电的方式，为后代提供更便宜、清洁、安全的能源。

  而中国在空间太阳能电站的研发技术方面同样取得了显著进展。据悉，自2006年以来，中国航天科技集团公司等机构开始做空间太阳能电站的概念验证和技术探索，为未来的研究奠定了基础。2018年12月，重庆成立了首个空间太阳能发电试验基地，对微波功率传输、激光功率传输、空间高压电力技术等开展了关键技术研究。

  目前，中国空间技术研究院、西安电子科技大学、重庆大学等单位正在进行微波功率传输(MPT)技术的研究和演示。同时，还有研究激光功率传输(LPT)技术用于柔性远距离输电的应用，中国科学院、上海航天技术研究院、中国空间技术研究院等也在进行先进太阳电池、大功率空间电子设备等研究。这些研究工作为中国在空间太阳能电站领域的逐步发展奠定了坚实的基础。

  根据此次的报道，沈阳航空航天大学研究团队通过对美国、日本、欧洲和中国现有的SSPS方案做全面评估，分析了各方案在外形配置、聚光性、姿态控制、振动控制等关键技术指标上的可行性。经过分析，最终确定了结合所有优势特点的最佳方案组合，研究团队表示，该组合“几乎结合了现有所有方案的优点，且在技术上不需要跨时代的突破。”

  据悉，SSPS-CMCA方案最大的特点是采用了模块化设计，将大型系统拆解为多个可独立运行的发电子卫星、微波传输子卫星系统。这种设计大幅度降低了建造难度，同时提高了系统的可靠性和可维修性。

  传统SSPS方案面临的最大挑战之一是姿态控制问题。太阳能电池板需要对准太阳以收集能量，而微波传输天线则需要对准地球。这两个方向通常不一致，导致卫星需要频繁调整姿态。而SSPS-CMCA方案通过创新性地采用圆柱形聚光设计，巧妙地解决了这一问题。研究人员在系统外侧布置了环形超表面材料阵列，这种特别的材料能将任意角度入射的太阳光转向垂直于表面的方向，使光线汇聚到内圈的光伏发电板上。这种设计彻底消除了对日定向控制的需求，同时，用于传输电能的相控天线阵列能够最终靠软件进行角度控制，以此来实现极快的角度切换和对地定向，并减少了对卫星姿态控制的需求。

  在热控方面，研究团队提出了一种基于全谱选择性薄膜的光子冷却器，可以轻松又有效抑制太阳能电池阵的温度上升，保障系统的稳定运行。

  与以往的概念性研究不同，SSPS-CMCA方案提供了从地面实验到太空建设的全流程工程实施方案。研究人员设计了三阶段发展路线：首先进行地面技术验证，建造尺寸较小的原型系统；其次在低地球轨道部署小功率实验卫星；最后在地球同步轨道建造大功率SSPS系统。“模块化的设计极大地降低了工程实施和测试的难度，”研究团队指出，“测试时仅需制造两个发电子卫星和一个微波传能子卫星，就可以完成所有的地面实验。”

  据研究论文详细的介绍，SSPS-CMCA的总体结构包括发电子卫星和微波传输子卫星两大部分。发电子卫星由圆柱形核心舱、光伏发电阵列、环形聚光阵列及整体桁架组成。其中圆柱形核心舱采用标准化的模块设计，两端可进行对接，便于航天器在太空中组装。光伏发电阵列贴装于圆柱形核心舱侧面，通过一定的串并组合连接到电源总线上。

  微波传输子卫星的设计同样精巧，包括与发电子卫星相同的圆柱形核心舱、相控天线阵列以及方形桁架。相控天线阵列是该系统的核心部件，它能通过软件实现极快的角度切换和对地定向，大幅度减少了传统系统对卫星姿态控制的严格要求。研究团队在功率和尺寸设计方面做了详尽计算。总系统的投影面积约为4平方公里，其中单个发电子卫星对应的地面接收功率为0.25吉瓦，外圈圆柱直径为1公里，高度同样为1公里。微波传能子卫星的面阵长为800米，高为750米，宽约600米。系统采用5.8GHz频段的微波传输技术，对应的地面接收阵列设计为长3.2公里、宽3公里的长方形阵列。

  另外，未解决SSPS在轨道上的控制问题，研究人员提出了两种解决方案：一是在核心舱的星载设备中设置标准化的动量轮模块；二是采用电力推动发动机组装于圆柱母线上。考虑到SSPS-CMCA的庞大体积，研究者设计了分组发射、太空组装的实施方案，即先将各模块发射至低地球轨道完成组装，再通过专门的动力舱将整体系统送至地球同步轨道。

  从国民经济方面出发，空间太阳能发电平台代表了未来新能源发展趋势之一，有几率会成为大规模能源供给的方式。太阳能是地球能利用的最丰富、最持久、最清洁的能源，由于受到昼夜，大气和天候等的影响，地面太阳能单位体积内的包含的能量波动大，需要配置大规模的蓄电装置才可能正真的保证供电的稳定。在空间利用太阳能，不受季节、昼夜变化等的影响，接收的太阳能稳定、单位体积内的包含的能量高，约为每平方米1353瓦左右。同时，通过选取特定的电磁谱段，传输过程受到天气的影响很小，可以稳定地将能量传输到地面，适合于太阳能的大规模开发利用。发电平台在地球同步轨道99%的时间能稳定接收太阳能，并能向地面固定接收站进行稳定的能量传输。

  同时随技术的发展，未来军事行动对于电能的供应会愈发依赖，“网电战”已经逐步成为了军事领域的热词，因此电能的安全可能必然的联系到国家安全。而空间太阳能发电平台可以在需要的时机向某些区域紧急提供源源不断的强大电力，弥补电力缺口。如果在地面和空中的战术平台上安装相应的能量接收装置，空间太阳能发电平台就可以直接向各种战术平台供能，不仅能延长其执行任务的时间，还能及时唤醒那些因断电而陷入“冬眠”的作战单元。

  如果将空间太阳能发电平台进一步予以强化的话，就能使其升级为天基卫星发电探测打击补给充能一体化平台（简称“天台”），可以适用于各种空天作战、支援任务。如上文所述，空间太阳能发电平台的工作原理，是通过太阳电池阵将太阳能转化为电能，再以微波或激光的形式传输回地面，最后重新转化为电能。由于本身就装备有相应的微波或激光发射器，且能实现能源的自给，因此，空间太阳能发电平台具备成为天基定向能武器的潜力，只要解决了瞄准问题（如将微波发射器改造为雷达），空间太阳能发电平台就能够最终靠大功率微波或激光攻击敌方目标。在适当的时机，空间太阳能发电平台还可以通过调整太阳电池阵的角度，向敌方目标反射和聚焦太阳光，利用其高温产生破坏作用，或者融化敌方境内的冰雪，引发山洪、泥石流等。

  当然，这样一项颠覆性的航天工程在实现的过程中存在着许多挑战，空间太阳能发电平台距离实际应用还有非常长的路要走，但从总体趋势来看未来必将成为各国努力争夺的又一个科技制高点。