miniatura|El Sol sobre la Terra. miniatura|Esquerra: Part de l'energia solar es perd en el seu camí a través de l'atmosfera pels efectes de la reflexió i absorció.Dreta: Els sistemes de captació solars espacials converteixen les ones de microones de la llum del sol fora de l'atmosfera, evitant aquestes pèrdues, i el temps d'inactivitat (i les pèrdues de cosinus, pels captadors fixos de plat pla) a causa de la rotació de la Terra. Lenergia solar espacial (en Space-based solar power, SSP), terme estretament relacionat amb satèl·lit d'energia solar (Solar Power Satellite), és la conversió d'energia solar adquirida a l'espai en qualsevol altre mena d'energia (principalment electricitat), que es pot utilitzar en el mateix espai o bé es pot transmetre a la Terra. Des de mitjan s'utilitzen panells fotovoltaics a l'espai a bord de satèl·lits espacials per produir l'electricitat que els fa menester per funcionar. La novetat del concepte de SSP rau en la idea de produir energia a gran escala a l'espai i transmetre-la a la Terra sense fil per a consumir-la-hi.
L'energia solar és una font d'energia renovable i inesgotable i per això té el potencial de resoldre els problemes socioeconòmics i ambientals associats amb la dependència dels recursos fòssils i de l'energia nuclear. L'energia solar espacial presenta pros i contres respecte a altres fonts energètiques, especialment respecte a la variant terrestre. L'aprofitament dels panells a l'espai és superior als panells terrestres, com que no és afectat per l'atenuació de la radiació solar a l'atmosfera terrestre ni per les fases nocturnes, si bé que l'energia ha de transmetre's a llargues distàncies amb les corresponents pèrdues energètiques. D'altra banda, l'energia solar espacial tindria l'avantatge de ser fora del sistema ecològic terrestrei així no generaria gaire residus.
Hi ha obstacles econòmics i tècnic. La posada en òrbita dels panells és una operació costosa. Les cèl·lules fotovoltaiques que treballen a alta temperatura encara no son gaire eficaços i roman el problema de la difícil transmissió sense fil. Des que a la fi del es van asseure les bases teòriques de la tecnologia fotovoltaica espacial, s'han fet unes progressos. En la primera dècada del , equips d'investigadors europeus, nord-americans i japonesos continuen treballant-hi.
Per la SSP s'han proposat diverses aplicacions possibles així com diverses opcions tecnològiques, com per exemple la mena de satèl·lit o la freqüència d'emissió de l'energia a la Terra. Igualment, incògnites com els possibles efectes mediambientals de la transmissió d'energia a la Terra, la vida útil dels panells a l'espai, el temps de tornada energètica o el paper que podria jugar la Lluna, segueixen sense una resposta clara.
Evolució històrica Naixement de l'energia solar fotovoltaica Els estudis realitzats en el per Michael Faraday, James Clerk Maxwell, Nikola Tesla i Heinrich Hertz van obrir la inducció electromagnètica, forces elèctriques i ones electromagnètiques, i sobretot Albert Einstein en el 1905, van proporcionar la base teòrica a l'efecte fotoelèctric, que és el fonament de la conversió d'energia solar a electricitat.
Aquest efecte havia estat reconegut empíricament per primera vegada en 1839 pel físic francès Alexandre-Edmond Becquerel, però no seria fins al 1883 quan Charles Fritts construís la primera cèl·lula solar, recobrint una mostra de seleni semiconductor amb un pa d'or per formar l'entroncament. Aquest primitiu dispositiu presentava una eficiència de només un 1%.
L'era moderna de la tecnologia fotovoltaica no va arribar fins a l'any 1954 quan els Laboratoris Bell van descobrir, de manera accidental, que els semiconductors de silici dopat amb certes impureses eren molt sensibles a la llum. La producció industrial a gran escala de panells fotovoltaics va començar en la dècada dels 80.
Primera meitat del segle XX: L'aventura espacial en teoria En 1903 Konstantín Tsiolkovski publica -L'exploració de l'espai còsmic mitjançant dispositius de reacció- (del rus: Исследование мировых пространств реактивными приборами), la qual cosa podria considerar-se com el primer tractat acadèmic sobre coets. Tsiolkovski va arribar a la conclusió que per aconseguir la velocitat d'escapament de la Terra seria necessari un coet multifase (amb diversos mòduls de propulsió) amb combustible d'oxigen i hidrogen líquid. Se'l considera el creador dels vols espacials tripulats i el primer a concebre l'ascensor espacial. Va publicar 500 treballs sobre viatges espacials i temes relacionats. Entre aquests treballs es troben dissenys de coets amb rotors directors, estacions espacials i cabines despressuritzades.
En 1928 Herman Potočnik va publicar el seu únic treball "El problema del viatge espacial - El motor de coet" (de l'anglès The Problem of Space Travel - The Rocket Motor), en el qual va descriure un full de ruta per aconseguir un gran avanç en la cursa espacial. Va concebre una estació espacial al detall i va calcular la seva òrbita geoestacionaria. En 1945 Arthur C. Clarke va publicar l'article Wireless World (traduïble com "món sense fil" en català) en el qual va concebre la possibilitat de l'ús de satèl·lits de comunicacions a gran escala, destacant el seu potencial en matèria de comunicacions. També va suggerir que tres satèl·lits bastarien per cobrir tot el globus terrestre.
Ús de l'energia solar a l'espai La primera aplicació important de cèl·lules solars a l'espai va ser la font auxiliar energètica del satèl·lit nord-americà Vanguard I, llançat a l'espai en 1958 (avui en dia el satèl·lit més antic encara en òrbita), que li va permetre seguir transmetent durant set anys mentre que les bateries químiques es van esgotar en només 20 dies. Des de final dels anys 60 l'energia solar s'ha consolidat com a font per al subministrament energètic propi dels satèl·lits.
La cursa espacial
miniatura|Maqueta del Spútnik 1 La cursa espacial va tenir lloc durant la guerra freda entre la Unió Soviètica i els Estats Units d'Amèrica, i es va iniciar amb el llançament del Spútnik 1 per part dels soviètics en el 1957. La dècada dels anys 60 i part dels 70 es va veure marcada per les contínues fites en l'aventura espacial, que van suposar no només un potencial per la indústria armamentística, sinó també una arma propagandística. El llançament de l'Spútnik 1 va tenir la seva continuïtat amb el llançament d'éssers vius. La gossa Laika, a bord de la nau soviètica Spútnik 2 en el 1957, va ser el primer animal cèlebre en òrbita. Però no seria fins al 1960 quan els soviètics aconseguissin per primera vegada tornar als animals amb èxit de tornada a la Terra. Poc més tard, en el 1961 Iuri Gagarin es convertiria en el primer cosmonauta llançat en òrbita. Però l'assoliment més important en la història de l'aventura espacial ho van aconseguir els nord-americans amb l'allunatge de la nau Apol·lo 11 capitanejada per Neil Armstrong en el 1969, que es va convertir així en el primer humà a trepitjar sòl extraterrestre.
Naixement del concepte de l'energia solar espacial En el 1968 el nord-americà Peter Glaser va introduir el concepte d'un gran sistema de satèl·lits receptors d'energia solar en l'òrbita geosíncrona (situada a 36.000 km de l'equador) per a l'adquisició i conversió d'energia provinent del Sol i la seva transmissió posterior a grans antenes receptores situades a la Terra per satisfer el consum energètic. Així va néixer el concepte d'energia solar espacial.
En la dècada de 1970, després de la primera crisi del petroli, el Departament d'Energia dels Estats Units i la NASA (agència espacial d'aquest mateix país) van iniciar l'estudi del concepte d'energia solar en l'espai. En el 1979 van proposar una flota de satèl·lits en òrbita geoestacionaria, cadascun dels quals mesuraria 5 x 10 km i produiria entre 5 i 10 GW. La construcció implicava la creació d'una gran factoria espacial on treballarien contínuament centenars d'astronautes. Aquest gegantisme era típic d'una època en la qual es projectava la creació de grans ciutats espacials. A part de les dificultats tècniques, la proposta va ser rebutjada en el 1981 per implicar un cost absurd. A mitjans dels anys 1980, amb el petroli de nou en preus baixos, el programa complet d'energia solar espacial va ser cancel·lat.
A la fi de la dècada de 1980, van començar en el Japó les activitats d'investigació sobre energia solar espacial. Va destacar en particular el programa "SPS 2000".
Entre 1995 i 1997, la NASA va llançar un nou estudi sobre l'energia solar espacial i la tecnologia necessària per a la seva implementació, trobant que moltes de les tecnologies implicades havien experimentat grans avanços des de la dècada anterior. Es van proposar nous conceptes de satèl·lits de capacitat més reduïda com la "Torre Solar" (100 a 400 MW) o de disseny modular com el "Disc Solar". En 1998, es va realitzar un altre estudi per definir el concepte d'energia solar espacial identificant tant els conceptes econòmicament viables com els possibles riscs.
En 1999 la NASA va llançar el seu -Programa exploratori d'investigació i tecnologia sobre energia solar espacial- (de l'anglès Space Solar Power Exploratory Research and Technology program, SERT) amb els objectius de crear dissenys per determinats conceptes d'assaig de vol, avaluar la viabilitat tècnica, el disseny i els requeriments necessaris, crear dissenys conceptuals de subsistemes que farien ús d'aquesta tecnologia per a la millora de futures aplicacions terrestres i espacials, crear un pla preliminar d'acció pels Estats Units (i socis internacionals) per escometre una iniciativa tecnològica ambiciosa i crear fulls de ruta per al desenvolupament tecnològic així com experiments sobre components crítics de l'energia solar espacial.
Algunes de les conclusions del SERT van ser que la demanda global d'energia continuaria creixent durant dècades donant lloc a la construcció de nombroses centrals elèctriques. L'impacte ambiental d'aquestes futures centrals, així com el seu impacte en el proveïment mundial d'energia i les relacions geopolítiques, pot ser problemàtic mentre que les energies renovables són una alternativa convincent des del punt de vista ètic i tecnològic. No obstant això, moltes fonts d'energia renovables es veuen limitades en el seu potencial perquè requereixen recursos com el vent, la pluja o el terreny. L'estudi de viabilitat del concepte d'energia solar espacial va concloure que es tracta d'una opció a considerar perquè posseeix avantatges mediambientals en comparació d'altres solucions alternatives i les inversions necessàries no representen el cost incalculable que podria haver-se imaginat a priori. Segons l'estudi, la viabilitat econòmica dels sistemes d'energia solar espacial dependrà del desenvolupament de noves tecnologies, especialment de la possibilitat d'accedir a l'espai a un cost reduït.
Activitats en la primera dècada del segle XXI miniatura|Panells solars de l'Estació Espacial Internacional. Concebuts dècades abans de la seva posada en òrbita, tenen un rendiment del 14% mentre que en la primera dècada del segle XXI hi ha panells amb un 30% de rendiment. Els avanços tecnològics recents han contribuït a fer més factible l'energia solar espacial. Per exemple, l'eficiència de les cèl·lules fotovoltaiques ha augmentat significativament i s'han produït avanços en la transmissió de microones. No obstant això algunes de les tecnologies necessàries no estan encara prou madures i són lluny de l'equilibri econòmic entre el benefici i els costos.
L'Estació Espacial Internacional (ISS, de l'anglès International Space Station), que serà acabada de construir cap al 2013, podria ser el primer camp de proves per a aquest concepte, malgrat trobar-se situada en una òrbita baixa terrestre.
Estats Units