把發電站建在太空，地球上的汽車一邊行駛一邊快速充電……這些天馬行空式的構想，如今正在加速走向現實。近日，由中國工程院院士、西安電子科技大學教授段寶巖帶領的「逐日工程」研究團隊，突破了空間太陽能電站與微波無線傳能的多項關鍵核心技術，自主研製了一對多動目標微波無線傳能的空間太陽能電站地面驗證系統。其在百米級距離實現了千瓦級的直流輸出功率，推動了中國空間太陽能電站及微波無線傳能技術邁向工程化應用，也為太空築起「無線充電站」奠定基礎，未來有望為多個太空飛行器或地面移動設備同時供電。\大公報記者 李陽波

太陽能被譽為是世界上最清潔、安全、可靠和可持續的理想能源。早在1968年，美國科學家彼得·格拉賽就率先提出空間太陽能電站構想。具體而言，空間太陽能電站就是在太空中收集太陽能，然後轉換為電能，再以無線能量方式傳回地面，最後將微波轉換成直流電後進行應用。

世界首個空間太陽能電站驗證系統

2014年，國家工信部等16個部委組織全國120餘位專家，論證後提出我國發展空間太陽能電站的發展規劃與路線圖。同年，段寶巖院士團隊提出了功質比（單位質量可發的電）領先世界水平的歐米伽（OMEGA）創新設計方案，並開展持續科研攻關。2018年12月23日，空間太陽能電站系統項目「逐日工程」在西安啟動。2022年6月5日，位於西安電子科技大學南校區的「逐日工程」空間太陽能電站地面驗證系統通過專家組驗收，這也是世界首個全鏈路全系統的空間太陽能電站地面驗證系統。

據悉，目前國際上已提出多種空間太陽能電站設計方案，根據太陽光能收集形式的不同，主要分為聚光型與非聚光型兩大類。但無論採用哪種方案，空間太陽能電站作為一個連接「太空─太空」「太空─地面」的超大型能源供給系統，都需要突破多項關鍵核心技術。比如，遠距離高功率高效率微波無線傳能、在軌超大型結構組裝、極端熱環境控制、長期可靠性運行等。

項目成果達到國際領先水平

援引內地媒體報道，段寶巖院士曾說，建設空間太陽能電站好比是部署在太空預定軌道的空間微波充電樁，可打破傳統衛星對自身太陽能帆板的單一依賴，利用先進的微波無線傳能技術，在浩瀚太空中為衛星築起「無線充電站」。

「逐日工程」研究團隊新方案攻克了遠距離、高功率、高效率一對多動目標微波無線傳能技術，實現一套發射系統為多個移動目標供電，解決了多目標供電的精準控制問題，未來有望為多個太空飛行器或地面移動設備同時供電。測試數據亦顯示，在百米級距離，直流─直流傳輸效率達20.8%、輸出功率1180瓦、波束收集效率88.0%。此外，在空間發電上，太陽能聚光與光電轉換效率顯著提升。在發射與接收天線集成化、小型化與輕量化上取得關鍵進展，為設備的太空部署奠定了基礎。今年5月6日，在陝西省技術轉移中心組織的成果評價會上，專家組一致認為，項目成果總體達到國際領先水平。中國也成為全球唯一一個跑通「收集陽光─光電轉換─微波發射─空間傳輸─整流輸出」全鏈路的國家。