太空太阳能原理示意图但是如果把光伏发电搬到太空，这些难题都能迎刃而解。在高地球轨道建造太阳能发电场，会拥有永不落下的太阳，因为轨道卫星可以24小时、保持垂直地暴露在阳光之下，而太阳的预期寿命是4到5亿年，完全不愁有用尽的一天。太阳能领域早有专家计算过，同一块太阳能板放在太空中可以接受到的阳光量至少是地表的三倍以上。太空发电场更不需要依赖日益稀缺的淡水资源、宝贵的农田，也不会产生危险废物……再说了，连低轨卫星互联网都要建成了，高轨道太阳能发电为什么不可以？ 
加州理工大学的相关实验已经进入到低地球轨道测试日本对地外能源的研究热情也很高，从上世纪80年代左右便开启了“宇宙太阳能计划”，由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）负责。十年前，JAXA就已经进行地面测试，成功将电能传输到了55公里外的接收天线，以验证远距离传输能量的可行性。这个实验在理论过程中非常重要，因为在太空收集的电能当然不可能放在电池里，每隔一段时间用火箭送下来，或者接一条长长的电缆送到地球。因而从外太空轨道远距送电，只能用电磁波。电磁波传递能量并不陌生，微波炉就是通过发射微波——微波本身是一种电磁波，与光波、无线电波等属于同一类波动，但具有较长的波长——与食物中的水分子相互作用，导致水分子振动并产生热量，从而加热食物。这里的微波其实就是电能通过磁控管转换而来的。
既然电能可以转化为微波光束，那又该怎么实现如此长距离的传输，精准传递给地面接收器？要记住一点，电磁波传递能量时，能量会以波源为中心向外发散，并且能量随着距离快速衰减。想要实现高效率传输能量，就必须使用指向性的波源，将能源都集中到一点，意思是这么多个天线单元的发射信号要频率相同。 实现这一点可以通过调整它们的相位，让各个天线发出的微波产生干涉，形成笔直前进的单方向主微波束，将能量精准发射到远处的一个点。目前的实验项目中，选择微波光束是主流。因为特定频率的微波能穿透大气层或云层的阻挡，就像手机讯号可以穿过墙壁到你的手机一样，即使地球上是下雨天，太空太阳能仍能透过微波将能量传至地表，大幅降低天气造成的影响。
最关键的是，这种传输本质上很安全，它不是电离辐射，能量密度也不会对人体造成伤害，在实验中，地面接收系统能接收到的能量密度大概在5到10W/m²，数值相对较低，至少远低于太阳直接辐射到地面时的能量密度（大约1000W/m²）。激光光束可就不一样了，不仅有致盲风险，还有潜在的武器化问题，还很容易受到大气层厚云、降雨等现象影响，推进起来估计更不容易。但是相比之下，激光也有优点，它不需要微波那么大的地面接收器，卫星成本也要低一点。 
运输成本的下降超乎人们想象这里插入一个知识点，其实可以就把卫星送到低轨位置，再慢慢靠卫星配备的电离发动机推动送至高轨道。随着太阳能材料的轻量化和太空发射成本的不断下降，太空发电场的建造成本一定会越来越低。想象一下，地面只需要安装接收站就能改变许多偏远地区的能源问题，甚至进一步改变世界能源形态，甚至比现在很多新型发电方式靠谱多了。
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