空间太阳能发电系统，顾名思义是指在宇宙空间进行太阳能发电，把所发电力转换成微波或激光以无线方式传送至地面，在地面接收并转换成电能使用的发电系统。虽然听上去像是科幻电影的情节，但实际上，空间太阳能发电的历史悠久，可以追溯到1968年。最早由美国的航天工程师彼得·格拉泽（PeterGlaser）提出。无线传输能源的原理已经得到验证，日本如今是这一领域的领头羊。日本宇宙航空研发机构（JAXA）正在从事关于微波和激光作为无线传播有缺点得课题研究：
 

　　微波无线能源传输技术优缺点分析

　　微波是指具有从1mm到1m间的短波长的电磁波。这种电磁波广泛应用于日常生活中的微波炉、手机和无线LAN，还有宇宙空间中的气象卫星、地球观测卫星、通信卫星、广播电视卫星的通信等，其实就在身边，与我们的生活息息相关。

　　那么，空间太阳能发电系统使用微波无线传输能源的优点是什么？

　　首先是波长短，与波长长的电波相比，相对不容易扩散。从高度为3.6万km的地球静止轨道向接收天线传送能源时，需要的接收天线的面积小于波长长的电波，能够降低设备的建设成本。其次是能够穿透云层。在下雨和阴天的时候，只要选择最佳的频率，就能几乎杜绝能源传输的损失。

　　但微波也存在缺点。即便是微波，随着距离的增加，电波的扩散也会增大。微波的扩散与发射天线的大小成反比。因此，为了尽可能缩小接收天线的直径，避免传输能源出现损耗，反而需要扩大发射天线的直径。

　　微波无线能源传输技术开发上最大的难题，是控制微波束的方向，使能源准确传送到接收天线。

　　关于波束方向控制的困难程度，有这样一个比喻：如果接收天线的直径为几公里，从3.6万km高空的地球静止轨道瞄准天线，就像是从东京瞄准立在名古屋的直径约为9m的圆靶。用角度来说，微波束方向的偏差要控制在0.001度的范围之内，需要精度极高的方向控制技术。

　　为此，JAXA正在研发这样的微波相位控制技术：从接收天线向空间太阳能发电卫星发射用于引导的导频信号，高精度检测收到信号的方向，并向该方向发射微波束。

　　使用这种技术可以使微波束准确对准接收天线的方向。并且，若事先设定了使微波在引导用导频信号停止后不再汇聚，则即使出现意外情况导致微波的方向大幅偏离接收天线的位置，也可以保证安全性。此时，微波将呈现发散状，不汇聚成束。

　　除此之外，JAXA还在考虑并用可修正发射天线模块之间的位置、方向偏差的相位控制，以使地面的接收功率达到最大。

　　激光无线能源传输技术优缺点分析

　　使用激光的优势在于波长比微波更短，与微波相比，收发装置可以实现小型化。因为波长越短，波束就可越细，所以可以缩小发射天线与接收天线的直径。因此能够大幅削减建设成本。

　　但激光的弱点是会在云、雨、空气、灰尘的作用下急剧衰减。能源传输送时的损失大于微波。

　　而且对于波束方向控制精度的要求比微波高100倍左右。如果说微波是从东京瞄准名古屋的直径约为9m的靶子，那么，激光瞄准的则是直径约为9cm的靶子。而且，与微波相比，激光的波束越细，能量集中的面积越小。因此，接收装置附近需要更加严格的安全管理。

　　现在，JAXA准备做以高精度的方向控制，从高度约为200m的塔上，向地面的接收装置传输500W功率激光的实验，目前正在进行准备。这项实验也计划在2014年度内实施。

　　实验人员还预定通过这项实验，确认大气湍流对于激光的影响等。在2014年度，微波、激光都将开展大型实验，对空间太阳能发电系统的研究来说，将会是一个重要的里程碑。”