(来源:太阳能发电网)

近日,西安电子科技大学传来重磅消息,中国工程院院士段宝岩领衔的 " 逐日工程 " 研究团队在空间太阳能电站与微波无线传能技术领域取得突破性进展,由该团队自主研制的一对多动目标微波无线传能地面验证系统实现了百米级距离千瓦功率稳定输出。
此举标志着我国空间太阳能电站技术正式从理论探索迈入工程化应用的关键阶段。
从神话到现实的国家级能源布局
" 逐日工程 " 全称为空间太阳能电站系统项目,名字取自 " 夸父逐日 " 的古老神话,承载着中国人追逐太空清洁能源、破解地球能源困局的宏大愿景。这一工程由西安电子科技大学段宝岩院士牵头,工信部、科技部等 16 部委协同推进,是我国面向第四代能源时代布局的国家级重大科研工程。
其核心构想极具颠覆性——在距地面约 3.6 万公里的地球同步轨道,部署一座长达 1 公里级的巨型太阳能电站。
太空中无大气遮挡、无昼夜交替、无季节更迭,太阳能强度是地面的 5 至 10 倍,可实现 24 小时不间断稳定发电。电站将采集的太阳能转化为电能后,通过微波无线传能技术,跨越 3.6 万公里将能量精准送回地面,再转换成直流电并入普通电网,供全球使用。
段宝岩院士形象地比喻:" 这就像在太空部署了无数个‘微波充电桩’,不仅能为地面电网供电,还能为卫星、空间站、深空探测器等航天器提供持续能源,彻底打破传统卫星依赖自身太阳能帆板的局限。"
核心技术突破
太空电站的构想早在上世纪 60 年代就由美国科学家提出,但因涉及航天、能源、电子、材料、机械等多学科交叉,技术难度极高,长期停留在理论阶段。而中国 " 逐日工程 " 用十余年时间,接连攻克全链路核心技术,实现从 0 到 1 的跨越,多项指标位居国际领先水平。
(一)原创 OMEGA 方案:打破国外技术垄断
空间太阳能电站的设计方案是核心中的核心。此前美国提出的 ALPHA 方案,存在控制难度大、散热压力大、结构笨重等问题。段宝岩院士团队另辟蹊径,2014 年提出分布式欧米伽 ( OMEGA ) 创新设计方案,成为我国太空电站的专属技术路线。
该方案采用球面线聚焦聚光原理,由四个半球形聚光镜组成,可根据太阳高度角实时调整角度,将太阳光精准汇聚至光伏电池阵,实现高效光电转换。相比美国 ALPHA 方案,OMEGA 方案控制难度降低 24%,散热压力大幅减轻,同等系统质量下发电能力提升 24%,完美适配多次火箭发射、在轨组装的部署模式。
(二)全链路地面验证系统:世界首个,提前三年完工
2022 年 6 月," 逐日工程 " 建成世界首个全链路全系统空间太阳能电站地面验证系统,比原计划提前近三年,顺利通过院士专家组验收。这套系统覆盖 " 聚光 - 光电转换 - 微波发射 - 接收整流 " 全流程,相当于把太空电站的核心功能在地面 1:1 复刻,全面验证关键技术可行性。
测试数据显示:在 55 米传输距离上,微波波束收集效率达 87.3%,直流 - 直流能量传输效率达 15.05%,功质比 ( 单位质量发电量 ) 较美国方案提升 24%,核心技术指标全面超越国际同行。
(三)一对多动目标传能:百米千瓦级,开启多场景应用
2026 年 5 月的最新突破,更是将技术推向新高度。团队攻克远距离、高功率、高效率一对多动目标微波无线传能技术,实现一套发射系统同时为多个移动目标供电,解决了多目标供电的精准控制难题。
实测结果令人振奋,在百米级距离,直流 - 直流传输效率达 20.8%,稳定输出功率 1180 瓦,波束收集效率提升至 88.0%;针对无人机的无线传能测试中,时速 30 公里、距离 30 米条件下,可实现 143 瓦稳定接收。这意味着,太空电站未来不仅能给地面电网供电,还能同时为多颗卫星、无人机群、偏远基站、海上平台等移动设备提供能源,应用场景瞬间打开。
此外,团队在空间发电上显著提升了太阳能聚光与光电转换效率,在发射与接收天线集成化、小型化与轻量化上取得关键进展,为设备的太空部署奠定了基础。
从太空到地面的多场景覆盖
近日在陕西省技术转移中心组织的成果评价会上,以中国科学院院士吴一戎为组长的专家组一致认为,项目成果总体达到国际领先水平,对我国未来空间太阳能电站和微波无线传能相关理论与技术发展具有重要引领与支撑作用,产业化及工程应用前景广阔。
" 逐日工程 " 所突破的远距离高功率微波无线传能技术,应用前景十分广阔。
在太空领域,空间太阳能电站未来可以成为轨道中的 " 太空充电桩 ",为卫星等航天器充电。目前中小卫星需要携带庞大的太阳帆板,效率低且在阴影区无法充电,而 " 太空充电桩 " 可使卫星只需一副可收展的接收天线即可持续充电,助力构建空间能源网,破解空间算力、星上信息处理、空间攻防及超远程探测的供电难题。
在民用领域,该技术能为边远地区、岛礁供电,为灾区提供救灾和突发事件应急无线供电,还可为空中飞艇、海上移动平台等提供无线供电。甚至有望通过对供能方式的调整,干预台风强度和方向,降低恶劣气候影响。
在军用领域,该技术可应用于对军用卫星、空间武器、大型舰船、地面军事设施的无线供电,特别是在军用应急雷达、平流层飞行器、无人机群等无线供电方面具有重要前景,可确保持续、灵活、可靠、实时的能源供应,保障军事力量的持续作战能力。
分步推进,迈向商业应用
" 逐日工程 " 规划分 " 三小步 " 和 " 两大步 " 推进:" 三小步 " 包括地面 / 浮空试验、空间电能管理、天地无线能量传输试验;" 两大步 " 为 MW 级试验验证、GW 级商业电站。中期规划为 2015-2030 年,远期至 2050 年。
2025 年项目进入 "2.0 版 " 研发阶段,计划在 " 十五五 " 期间开展低轨验证试验,目标建成航天器 " 太空充电桩 "。此次百米级距离千瓦功率输出的突破,为后续发展奠定了坚实基础,加速了我国迈向太空能源时代的步伐。
" 逐日工程 " 的突破,不仅是我国航天技术与能源技术的重大进步,更是人类探索清洁能源的重要里程碑。随着技术的不断成熟,未来太空电站将为地球提供源源不断的清洁能源,助力人类实现可持续发展的美好愿景。
(编辑:秋石)


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