中国空间太阳能电站研究的开拓者
——王希季院士

杨璐茜 祁首冰 侯欣宾

（1北京空间科技信息研究所，2 钱学森空间技术实验室）

王希季院士

2021年，是中国共产党成立100周年。百年征程波澜壮阔，百年初心历久弥坚。

有这样一位老人，他与中国共产党同龄。他，就是“两弹一星”功勋奖章获得者、中国科学院院士、国际宇航科学院院士——王希季。2021年7月26日，将迎来他的100岁生日。

王希季院士是我国空间技术专家，空间事业的创始者和组织者之一；他主持研制了我国第一枚液体燃料探空火箭，并发射成功；他提出了我国第一枚运载火箭“长征一号”的技术方案，并负责研制，最终成功将中国首颗人造卫星“东方红一号”送上太空；他负责完成了我国第一颗返回式卫星的技术设计，并首发成功，使中国成为世界上迄今为止仅有的三个掌握返回式卫星技术的国家之一。他更是我国空间太阳能电站研究的奠基者和开拓者，提出发展空间太阳能发电站是解决中国能源问题的根本出路。

空间太阳能电站是指在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。1968年，美国的彼得·格拉赛（Peter Glaser）博士首次提出发展空间太阳能电站的具体构想。作为一个颇具前景的能够提供新能源的巨大空间系统，其对空间技术的带动作用对于各主要航天国家具有很大的吸引力，得到了各国的长期关注和研究。

20世纪，空间太阳能电站的研究重心主要在美国和日本。美国在20世纪70年代末和90年代末曾组织开展了两次较大规模的研究工作。近年来，以美国空军研究实验室（AFRL）和诺格公司（Northrop Grumman）等为主的军事部门加大了在此领域的研发力度，将投资1亿美元，在2025年前开展关键技术空间验证。日本从20世纪80年代起开展了持续的研究工作，特别是在无线能量传输技术方面处于世界领先地位。2018年，韩国也启动了空间太阳能电站领域的研究项目，并提出初步的发展计划。目前，英国政府也正在评估空间太阳能电站发展的可行性。中国自20世纪末在王希季院士的倡导和引领下，开展空间太阳能电站方案及技术研究，在系统方案和部分关键技术方面取得重要进展，成为国际关注的重点。

“上书”发改委，中国空间太阳能电站计划亮相

王希季院士早在多年前就提出空间资源利用问题，把发展空间太阳能利用作为一条解决能源短缺问题的出路。他曾说：“研究空间太阳能利用涉及到全世界能源的根本问题。直到现在，全世界还没有找到数量足够多、质量又足够好的可再生新能源来替代石化能源。水能量有限，全都用上也只能解决总能量需求的百分之十几；风和地面太阳能发电很不稳定，有风、有阳光则有电，无风、无阳光则无电，风大、光强发电多，风小、光弱发电少。要稳定风能，地面太阳能发电需要解决很多环节的技术问题，储能设备是一条出路，但又涉及到储能设备的研制和建设费用、占据面积等很多问题。尽管目前我国对风能、地面太阳能利用给予补助，但是这种倾斜政策只是短时间的，不可能持久下去，因此从根本上解决能源危机的有效途径就是要研发和建设空间太阳能电站。”

2006年8月1日，中国空间技术研究院组织进行了“空间太阳能电站发展必要性及概念研究”研讨会，建议开展“空间太阳能电站概念及我国发展思路的研究”，重点研究我国是否需要发展空间太阳能电站。3年后的2019年8月12日，一场“航天发展论坛”在中国空间技术研究院召开，王希季院士提议会议以“建设中国的空间太阳能电站”为主题，并亲自指导完成了《建设中国的空间太阳能电站》报告，认为中国具有发展空间太阳能电站的良好条件。

2010年8月，首届空间太阳能电站发展技术研讨会在北京召开，王希季院士担任大会主席。会议围绕国际空间太阳能电站发展现状与概念分析、空间太阳能电站应用及需求分析、大型航天器总体技术、无线能量传输技术和空间大功率太阳能发电技术进行研讨与交流。举行空间太阳能电站发展技术全国范围内的研讨会，在我国还是第一次。

2011年，王希季院士负责的中国科学院学部咨询评议项目——《空间太阳能电站技术发展预测和对策研究》结题完成。该项目建议国家发改委尽快抓总空间太阳能电站的论证和顶层设计，指出建设空间太阳能电站是巨大的工程，电站的规模、能源的产地和无线电能传输方式都前所未有，可能会引发新的技术革命和产业革命；谁引领空间能源的开发利用，引领航天事业，就可能引领全球。项目以明确的发展目标和指导思想，提出了发展路线图和工程初始方案论证。中国的空间太阳能电站计划首次亮相。

指导规划论证，中国空间太阳能电站建设蓝图初现

作为开发利用空间资源的重要手段，空间太阳能电站主要包括三大部分：太阳能发电装置、能量转换和发射装置，以及地面接收和转换装置。发展空间太阳能电站，可为地面提供商业化的、大规模的电力供给，解决人类长期对于稳定的可再生能源的需求问题。同时空间太阳能电站在偏远地区供电、紧急供电、航天器供电和调节环境等方面具有重要的应用前景。同时，空间太阳能电站的发展也将为更为长远的月球太阳能电站的发展奠定基础。

王希季院士表示，利用空间太阳能解决我国及世界未来的能源问题，是符合科学发展观的明智之举。

2014年5月，王希季院士发起并作为会议执行主席参加以“空间太阳能电站发展的机遇与挑战”为主题的第499次香山会议。会议围绕空间太阳能电站发展的关键技术、高功率能量转换与传输中的科学与技术问题、空间太阳能电站发展的环境与政策分析等议题，对我国开展空间太阳能电站研究的必要性、可行性及技术路线和政策进行了充分研讨，并提出了具体意见。会议指出，空间太阳能电站面临的技术挑战使其对多个领域的基础研究和新技术开发具有巨大的牵引和带动作用；应适时启动重大研究专项，通过持续有序的研发，力争取得重要的技术突破；建议在国家层面组织成立一个长期的论证组，不断优化发展路线，积极推动该领域的发展；要探索新型商业模式和创新的投资机制，积极参加相关国际交流，争取我国在该领域的国际地位。

也正是在这一年，国家层面组织专家开展了“空间太阳能电站发展规划及关键技术体系”论证工作。王希季院士作为高级顾问，指导撰写了一系列论证报告，提出我国空间太阳能电站发展规划建议：中期目标是在2030年左右建设兆瓦级空间太阳能试验电站，实现应急供电并开展科学研究；远期目标是在2050年前具备建设百万千瓦级商业化空间太阳能电站的能力，满足国家可持续发展对能源安全的战略需求。

王希季院士（左四）出席第二届全国空间太阳能电站发展技术研讨会

研讨会上，王希季院士（右一）与孙家栋院士亲切交流

规划之笔“落地生花”，中国空间太阳能电站发展迎来“里程碑”

空间太阳能电站是具有前瞻性、创新性、带动性的重大航天工程，空间太阳能电站领域的需求能牵引重型火箭等众多领域的发展，空间太阳能电站领域的技术突破能带动许多其他领域的技术突破。

2017年，“第二届全国空间太阳能电站发展技术研讨会”在北京召开，王希季院士为大会名誉主席。会上，他与孙家栋、张履谦、杨士中、葛昌纯、龙乐豪、范本尧、段宝岩、刘吉臻、张广军等10余位院士以及200余位会议代表，深入交流了我国空间太阳能电站发展规划、系统方案和关键技术的研究进展。

2018年5月，在对国际空间太阳能电站50周年会议的贺词中，这位年届9旬的老人表达了对空间太阳能电站发展的美好憧憬：“空间太阳能电站作为一个革命性的领域将为人类社会美好生态环境的建设和能源的可持续发展带来福音。希望通过广泛的国际交流和合作共同推进这一领域的技术发展，及早实现空间太阳能发展这一人类共同的梦想。”

2020年9月，王希季院士倡导成立的“中国宇航学会空间太阳能电站专业委员会”（以下简称“专委会”）正式获批，并于2021年3月正式成立。王希季院士受聘为专委会终身顾问。这是中国空间太阳能电站发展征程中的一座新的里程碑，专委会为广大科技工作者提供专门的交流平台，共同聚焦空间太阳能电站技术发展与应用前沿，搭建发布技术进展的有效窗口和专业人才成长基地，为我国航天强国建设和航天事业的发展作出贡献。

矢志不渝谋发展，中国空间太阳能电站发展蒸蒸日上

“千里之行，始于足下。”从发起倡议到论证规划，王希季院士充分认识到利用太阳能是可持续发展，是解决全球能源危机和气候变化的可行的重要途径，认清建设空间太阳能电站任务的艰巨，始终一步步、有序高效地推动着中国空间太阳能电站的研发。中国空间技术研究院、上海航天技术研究院、西安电子科技大学、重庆大学、四川大学、哈尔滨工业大学、北京理工大学等科研院校和机构，针对空间太阳能电站总体、结构、控制、微波能量传输、激光能量传输等相关技术进行了研究，提出了几种独特的空间太阳能电站总体方案，在无线能量传输技术方面也接近国际先进水平。我国在空间太阳能电站研究方面初步实现了从“跟跑”到“并跑”的转变，成为国际上推动空间太阳能电站发展的重要力量。

2020年，中国第一部空间太阳能电站领域的著作《空间太阳能电站概论》正式出版。王希季院士在序言中对中国空间太阳能电站发展寄予厚望：“我国空间太阳能电站的研究工作经过十年多的发展，在系统方案和部分关键技术研究方面取得了重要的进展，我国专家也提出了空间太阳能电站的发展规划与分阶段实施路线图建议。中国正在成为推动国际空间太阳能电站发展的核心力量。我国科研人员应当抓住机遇、面对挑战、加快研发，推动中国成为第一个建设空间太阳能电站的国家，为我国的航天强国建设贡献力量。”