段宝岩
图①：空间太阳能电站在轨运行示意图。。。。。。 图②：“逐日工程”——欧米伽空间太阳能电站地面验证系统。。。。。。 图①图②均为西安电子科技大学提供
“把发电站建在太空， ，，，，，，让清洁能源照亮地球!”——这一一经只泛起在科幻作品里的大胆构想， ，，，，，，现在正加速走向现实。。。。。。随着全球能源转型深入推进， ，，，，，，航天发射本钱一连下降， ，，，，，，空间太阳能电站这一“未来能源”构想， ，，，，，，已成为天下主要科技强国竞相结构的新高地。。。。。。中国正稳步推进空间太阳能电站“逐日工程”， ，，，，，，妄想于2030年前后开展兆瓦级在轨试验。。。。。。美国企业家埃隆·马斯克近期体现， ，，，，，，妄想每年向太空安排1亿千瓦太阳强人工智能卫星能源网络。。。。。。这项手艺之以是吸引全球眼光， ，，，，，，在于它拥有古板能源难以企及的优势， ，，，，，，被视为解决人类能源逆境的最终计划之一。。。。。。
太空发电的优势与难点
空间太阳能电站的构想， ，，，，，，最早由美国科学家彼得·格拉赛于1968年提出。。。。。。它的事情原理与通讯卫星类似：太阳能板在地球轨道上运行， ，，，，，，通过自身旋转始终正对太阳， ，，，，，，以最佳角度吸收阳光；；；；；随后， ，，，，，，网络到的能量以微波形式传输到地面的吸收站， ，，，，，，再转换成电能， ，，，，，，并接入现有的电网基础设施。。。。。。
与地面太阳能发电相比， ，，，，，，太空的发电条件堪称完善：无云层遮挡、无昼夜交替、无大气衰减。。。。。。在地球静止轨道或地球太阳同步轨道上， ，，，，，，单位太阳能电池板可吸收的太阳辐射量为地面的8至10倍， ，，，，，，且能实现24小时一连发电， ，，，，，，具备成为稳固“基荷电源”(一连稳固运行的基础电源)的潜力。。。。。。同时， ，，，，，，空间太阳能电站的扩展能力极强， ，，，，，，通过扩大规模能知足全球能源增添需求。。。。。。若是在地球静止轨道铺设一周一公里宽的太阳能电池带， ，，，，，，一年吸收的能量相当于地球可开采石油的总量。。。。。。
空间太阳能电站还能带来多重附加价值：一是给卫星减负， ，，，，，，使其挣脱重大粗笨的太阳翼(帆)， ，，，，，，换上小巧的吸收天线， ，，，，，，从“太空充电桩”获取电力， ，，，，，，显著提升无邪性和续航能力；；；；；二是实现能量和信息双传输， ，，，，，，让通讯、导航卫星的天线同时具备吸收电力的功效；；；；；三是优化太空信息处置惩罚， ，，，，，，在太空直接完成数据处置惩罚， ，，，，，，阻止目今“太空压缩、天地传输、地面解压”模式带来的丢包、失真等问题；；；；；四是为月球基地、火星前哨站等深空探测设施提供远程无线供电。。。。。。
然而， ，，，，，，要在太空制作超等电站， ，，，，，，并不是一件容易的事。。。。。。国际上已提出多种空间太阳能电站设计计划， ，，，，，，凭证太阳光能网络形式的差别， ，，，，，，主要分为聚光型与非聚光型两大类。。。。。。
聚光型空间太阳能电站的焦点思绪是通过特殊的聚光系统， ，，，，，，一方面将太阳光集中汇聚到太阳能电池外貌， ，，，，，，提高光电转换效率；；；；；另一方面将发射天线发出的微波波束精准瞄准太空航行器或地面吸收站的天线。。。。。。代表计划包括美国的“阿尔法”、中国的“欧米伽”等， ，，，，，，其优势在于结构紧凑、重量较轻， ，，，，，，但对热治理与指向精度要求高。。。。。。
非聚光型空间太阳能电站则直接铺设大面积柔性光伏阵列， ，，，，，，配合自力的微波发射天线。。。。。。好比日本提出的“绳系结构”计划、中国的“多旋转枢纽”构型。。。。。。这类设计越发精练， ，，，，，，但需解决超大柔性结构在轨睁开、双轴高精度指向等难题， ，，，，，，就像让一块重大的“太空帆板”在高速运动中始终瞄准两个差别的目的， ，，，，，，挑战很大。。。。。。
无论接纳哪种计划， ，，，，，，空间太阳能电站作为一个毗连“太空—太空”“太空—地面”的超大型能源供应系统， ，，，，，，都需要突破多项要害焦点手艺。。。。。。好比， ，，，，，，远距离高功率高效率微波无线传能、在轨超大型结构组装、极端热情形控制、恒久可靠性运行等。。。。。。这些手艺环环相扣， ，，，，，，需系统性突破。。。。。。
太空能源研发按下“快进键”
近年来， ，，，，，，空间太阳能电站从理论探索迈向工程验证的要害阶段， ，，，，，，多国加速推进要害手艺攻关与原型试验， ，，，，，，一系列突破性希望让这项手艺的落地远景越来越清晰。。。。。。
英国将建设空间太阳能电站纳入国家综合能源战略与太空生长战略， ，，，，，，给予重点资金和政策支持。。。。。。欧洲航天局将空间太阳能电站定位为“具备恒久可行性的清洁基荷电源选项”， ，，，，，，一连投入研发实力， ，，，，，，稳步推进相关手艺验证。。。。。。
美国国家航空航天局、国防部等机构一直推进要害部件与手艺的空间验证。。。。。。2023年， ，，，，，，加州理工学院发射了一套在轨小型微波传能收发天线， ，，，，，，接纳漫衍式槽型聚光设计， ，，，，，，两个天线间距仅一英尺， ，，，，，，乐成向地面传输了微波束， ，，，，，，标记着在小型化传能装备上取得主要突破， ，，，，，，为后续大型装备研发积累了履历。。。。。。
日本在场景试验中做出探索。。。。。。2024年12月， ，，，，，，日本宇宙航空研究开发机构团结工业界， ，，，，，，在长野县开展商用飞机向地面微波输电试验。。。。。。一架飞机在7000米高空以700公里/小时巡航， ，，，，，，向地面13个吸收点传输270瓦微波功率， ，，，，，，验证了高速移动平台对地精准微波功率传输手艺方面的可行性。。。。。。
中国在该领域起步虽晚， ，，，，，，但希望迅速。。。。。。2022年6月， ，，，，，，西安电子科技大学牵头建成“逐日工程”——这座75米高的测试塔， ，，，，，，是天下首个全链路全系统的空间太阳能电站地面验证系统。。。。。。近期， ，，，，，，“逐日工程”取得一系列新突破：在“一对多”移动目的传能手艺上， ，，，，，，实现一套发射系统同时为多个移动目的供电， ，，，，，，解决了多目的供电的精准控制问题， ，，，，，，未来有望为多个太空航行器或地面移动装备同时供电；；；；；在高精度指向控制上， ，，，，，，进一步提升微波波束的指向精度， ，，，，，，镌汰了能量消耗；；；；；在发射与吸收天线集成化、小型化与轻量化上取得要害希望， ，，，，，，为装备的太空安排涤讪了基础。。。。。。别的， ，，，，，，中国航天科技集团五院、重庆大学、四川大学、上海大学、中国科学院电工所、哈尔滨工业大学、上海交通大学等单位也起劲加入相关要害手艺攻关， ，，，，，，形成多学科协同立异名堂。。。。。。
未来将有富厚的应用场景
未来， ，，，，，，空间太阳能电站一旦建成运行， ，，，，，，将深刻重塑人类社会能源名堂， ，，，，，，应用场景远超想象。。。。。。
在地面供电领域， ，，，，，，古板电网受地形地貌和经济本钱制约， ，，，，，，在偏远山区、沙漠、海洋等地区架设输电线路投资大、难度高。。。。。�？？？？？占涮裟艿缯咀ぷ闾旎�， ，，，，，，视域可完整笼罩地球所有区域和地形。。。。。。通过微波无线能量传输， ，，，，，，这些地区可获得一连稳固的电力供应， ，，，，，，有助于推动全球能源普惠。。。。。。
在应抢救灾领域， ，，，，，，地动、台风、洪水等灾难爆发后， ，，，，，，往往会导致大面积停电。。。。。�？？？？？占涮裟艿缯镜奈⒉ㄎ尴叽芸商峁┪扌暗挠钡缌┯�， ，，，，，，可以快速为救灾现场的医疗救援、通讯包管、暂时安顿点供电等提供“空中电力支援”， ，，，，，，为生命救援争取名贵时间。。。。。。
在航天领域， ，，，，，，陪同着大航天时代的到来， ，，，，，，越来越多卫星、空间站、深空探测器将进入太空， ，，，，，，对电力的需求一连增添。。。。。�？？？？？占涮裟艿缯灸芪庑┛占浜叫衅魈峁┰毒嗬搿⒏吖β实牡缌χС�， ，，，，，，让卫星的运行周期更长、功效更强盛， ，，，，，，让深空探测器可以飞得更远， ，，，，，，也可以在空间站开展更多科学实验， ，，，，，，极大拓展人类的太空探索规模和时间。。。。。。未来的“太空互联网”或月球基地， ，，，，，，或许都将依赖这种“天基充电宝”。。。。。。
更具想象力的是， ，，，，，，空间太阳能电站或许能成为应对极端天气的新工具。。。。。。台风等极端天气往往会给沿海地区带来重大灾难， ，，，，，，而使用微波无线能量注入方法， ，，，，，，可对台风区域内下沉冷气流中的水汽举行一连加热， ，，，，，，当能量足够大时， ，，，，，，有望改变区域大气环流， ，，，，，，从而改变台风的强度和走向， ，，，，，，镌汰台风灾难带来的损失。。。。。。
虽然， ，，，，，，从科学实验转化为具备商业可行性的工业， ，，，，，，空间太阳能电站仍有漫长的路要走。。。。。。除了需要科学家攻克一系列要害手艺， ，，，，，，还需要各国共享手艺效果、共担研发本钱、配合应对挑战。。。。。。同时， ，，，，，，商业机构的加入也至关主要， ，，，，，，需要形成政府指导、市场驱动、产学研团结的立异生态， ，，，，，，降低建设和运营本钱， ，，，，，，让太空清洁能源走进寻常黎民家， ，，，，，，真正成为惠及全人类的可一连能源解决计划。。。。。。
(作者为中国工程院院士、西安电子科技大学教授)
《 人民日报 》( 202中泰财税咨询有限公司6年03月02日 13 版)