因二氧化碳超量排放造成的全球氣候變暖是人類共同面對的一個難題，世界大國都在想辦法利用水力發電、風能、太陽能等清潔能源來代替傳統的燃煤、燃油發電，其中太陽能是相對比較普及的一項新能源技術。
太陽能發電受光照天氣影響
太陽能發電有一個缺點：它會受到光照條件的影響而變得不穩定。烏雲飄過、陰雨天時發電都會打折扣，夜晚幾個小時沒太陽更是徹底歇菜。於是有人將目光轉向太空：在大氣層之上沒有云雨，可以始終照射到太陽，陽光也比在地面要強烈許多，我們能不能把太陽能電板搬到太空，再將產生的電能傳輸回地面呢？
天基太陽能發電是一個好主意。實際上早在1941年，艾薩克·阿西莫夫就在他的科幻小說《理性》中提出在太空發電、再用微波束將能量輸送到行星的構想。上世紀70年代初，NASA開始研究天基太陽能並獲得微波能量傳輸的專利，但由於這東西說起來容易做起來難，後來幾十年間都不了了之。
天基太陽能發電設想
由於沒有大氣層阻擋，太空中的光照條件很好，近地軌道每平方米每秒鐘接收到的太陽能量大約為340瓦，而到了地面之後則只有約263瓦。如果不考慮電池本身的衰減，看起來在太空發電的效率會更高。但是將這個太空發電站放在哪裡卻成了問題：如果選擇地球同步軌道，距離地面3.6萬公里，能量傳輸會大打折扣；而要是放在距離地面幾百公里的太陽同步軌道，由於衛星一個多小時就會繞地球轉一圈，並且地球也在不停自轉，你就不可能向一個地方穩定傳輸能量。
衛星的軌道用來發電都不完美
你可能會問：太空發出來的電，怎麼傳輸到地面呢？拖一根電線當然不可能，我們需要用無線傳輸的方式來輸送能量。
鐳射會因熱光暈現象而發散
鐳射能夠透過很細的光速瞬間傳輸強大能量，但是鐳射會被大氣層100%吸收，還沒射到地面就消耗完了。還記得“局座”張召忠講的“霧霾防鐳射”嗎？那不是段子，其實根本不需要霧霾，強鐳射會加熱空氣分子，產生“熱光暈”現象，然後鐳射能量就被擴散開來，最後化為烏有。美國曾經將一架波音747飛機改成鐳射武器（YAL-1A），想用它來摧毀導彈，後來發現1000千瓦的鐳射根本打不了多遠，幾十公里之外就變成大號手電筒了，8年之後YAL-1A宣佈失敗，飛機被拆解。
YAL-1A被拆解
相比之下，我們微波爐裡的微波就是個好東西，由於波長比較長，它幾乎不會被大氣層吸收，並且95%以上都能轉換回電能。微波的方向性比較好，能用於比較遠距離的通訊，如果把功率加大，就可以進行能量傳輸。
大氣層對微波幾乎透明
但是微波並不完美，作為一種電磁波，微波也會有衍射現象，並且距離越遠發散得越厲害。科學家經過計算，為了使地面接收的功率水平達到750兆瓦，你需要在天上設定一個直徑1公里的發射天線、發射2.45GHz的微波波束，而地面接收天線的直徑達到10公里！要知道，我們如果在地面直徑10公里範圍內鋪上太陽能電板，白天就很容易超過10000兆瓦，相比之下，搞天基太陽能發電簡直是多此一舉。
同樣面積下，地面太陽能更划算
有朋友說，這還不容易，我們可以把功率密度加大，讓微波能量更強，這樣不就能縮小接收面積了？問題是，在幾百上千公里之外要想讓能量波束始終對準接收器是很難的，萬一衛星通訊訊號被“駭客”入侵劫持，高能量的微波束就變成一柄達摩克利之劍，想殺誰就殺誰。所以前邊能量的計算有一個條件：地面功率密度必須控制在1mW/cm²，也就是人類安全功率密度以下。超過這個值會對人體有傷害，更高的就成了微波武器。
太空微波武器有強大殺傷力
世界上有幾個國家在研究天基太陽能和微波傳輸，其中數中美兩家比較超前一些。但有意思的是，原本是一個新能源專案，美國負責實驗的卻是“太空軍”，並且動用空軍最先進的X-37B來充當實驗平臺，這到底唱的是哪一齣？
X-37B搞太空微波武器試驗
2020年5月17日，一架隸屬於美國太空軍的X-37B由阿特拉斯V型火箭發射升空，執行一系列秘密任務，編號“USA-299”。據公開資料顯示，其中包含“將太陽能轉化為射頻微波能，然後研究將這種能量傳給地球”。雖然美國海軍研究實驗室（NRL）稱這項技術未來可以“為在阿富汗的前線部隊提供電能”，但誰都知道“前線部隊”不可能有地方鋪一個幾平方公里面積的接收天線，而如果為了縮小接收面積加大功率密度，那麼這束微波就可以拿來當成武器使用，成為其“一小時全球打擊計劃”的一部分。到時候美軍將達摩克利之劍高懸在太空之上，對方死都不知道是怎麼死的。
