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1180瓦!中国“逐日工程”取得重大突破,太空无线充电站来了吗?

一座巨大的钢结构装置像张开的天眼,对准天空,也对准一个更遥远的未来。这不是普通的地面天线,也不是科幻片里的秘密基地,它属

一座巨大的钢结构装置像张开的天眼,对准天空,也对准一个更遥远的未来。这不是普通的地面天线,也不是科幻片里的秘密基地,它属于中国的“逐日工程”。

根据西安电子科技大学,中国工程院院士段宝岩带领的西安电子科技大学团队,在空间太阳能电站和微波无线传能研究上取得重大进展!团队研制出一对多动目标微波无线传能地面验证系统,在百米级距离实现千瓦功率输出。

千瓦,百米,多目标,移动接收。这几个词放在一起,意味着一件事,中国正在把“从太空取电,再把电送出去”的设想,往工程化应用方向推了一大步。

一、一束微波,为什么让人激动?

每当提及太空太阳能电站,会觉得太过于科幻。太阳能电池板我们见过,光伏电站也不稀奇。问题是,把太阳能电站搬到太空,再把能量传回地面,听上去像几十年后的幻想。

可它的基本逻辑并不复杂,在地球同步轨道上部署巨大的太阳能收集装置,把太阳光转化为电能,再把电能变成微波或激光,以无线方式传回地面,地面接收后再变成直流电,最终接入电网。

关键难点不在能不能想到,而在能不能稳稳做到。微波束要打得准,能量要收得住,设备要足够轻,系统要能长时间运行。任何一个环节不成熟,这座太空电站就只能停留在论文和概念图里。

“逐日工程”的看点,正是它把这些问题搬到了地面验证系统里,一项项拆开,一项项验证。

二、百米千瓦,突破在哪里?

这次突破最硬核的数字,是百米级距离、1180瓦输出功率、直流到直流传输效率20.8%、波束收集效率88.0%。

这不是给手机充电那种几厘米距离的小功率无线充电,而是在百米尺度上,把能量集中送到目标接收端。无人机微波无线传能系统在时速30公里、距离30米条件下,实现143瓦稳定接收。

这就很关键,未来的太空充电站,服务对象不一定是固定不动的。卫星在飞,航天器在变轨,无人机在移动,月面车也会行驶。要让无线供电真正有用,就不能只会给一个静止目标送电。

一套发射系统,同时面对多个移动目标,还要精准分配能量,这比点亮一盏灯难得多。这次团队攻克的“一对多动目标”技术,本质上就是在验证未来空间能源网的雏形。不是一根电线连过去,而是一束受控的能量,在空间里找到目标。

三、逐日工程在不断迭代升级

早在2014年,段宝岩院士团队就提出了欧米伽空间太阳能电站方案。到2022年6月,团队牵头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。

根据团队发表的研究论文《逐日工程——空间太阳能电站地面验证系统创新设计、研制与实验研究》,逐日工程的欧米伽空间太阳能电站地面演示系统,可以完成从实时跟踪太阳到微波接收整流的全过程实验,并围绕聚光、发射天线、波束控制、整流接收、散热和机械结构做了系统设计。

2022年,逐日工程在55米距离上进行微波无线传能实验,波束收集效率达到87.3%,直流到直流传输效率15.05%。如今距离推到百米级,输出功率达到1180瓦,效率也提升到20.8%,这就是连续爬坡的意义。

四、太空为什么需要充电站?

今天的卫星,大多依赖自身太阳能帆板。这套模式很成熟,但也有局限。卫星带多大帆板,能发多少电,基本在发射前就决定了。功率不够,任务能力就受限。想要更强的雷达、更大的通信容量、更高的星上计算能力,都要面对能源瓶颈。

太空充电站的想象力就在这里,如果未来轨道上存在稳定的能量节点,卫星可以不再完全依赖自身帆板。它们可以在合适位置接收能量补给,像汽车到充电站补能一样,延长寿命,增强能力,甚至改变航天器设计方式。

段宝岩院士也把空间太阳能电站比作部署在太空预定轨道上的空间微波充电桩,用它为卫星筑起无线充电站。这句话背后,是航天基础设施的一次升级。过去我们谈太空,重点是火箭、飞船、空间站。未来真正支撑大规模太空活动的,还会有能源网、通信网、导航网、维修站和在轨制造平台。

电,是这一切的基石。

四、各国为什么都盯着空间太阳能电站?

空间太阳能电站不是只有中国在做,欧洲航天局(ESA)推进SOLARIS计划,目标是研究从轨道采集太阳能,再无线传输到地面接收站,为未来欧洲是否发展这项技术提供依据。ESA明确提到,空间太阳能可以不受云层和大气条件影响,连续获得能量,并无线传到接入电网的接收站。

美国加州理工学院也做过空间太阳能原型验证,2023年,加州理工学院的空间太阳能演示器在轨测试中,验证了无线传能能力,并实现向地球方向发射可检测能量。

各国都盯着空间太阳能电站的原因在于,地面光伏会受昼夜、天气、季节和土地约束,而太空中的阳光更稳定。如果发射成本、在轨组装、无线传能效率和安全控制都能突破,它就可能成为未来能源体系的一块新拼图。

五、现在距离真正的空间太阳能电站还有多远?

越是激动人心的技术,越要看清现实门槛。

就目前而言,空间太阳能电站要真正运行,至少要跨过几道大关。

第一是重量。轨道上巨型发电结构不可能小到哪里去,发射和组装成本非常高。

第二是效率。从太阳光到电,再到微波,再到接收整流,再到并网,每一段都会有损耗。系统总效率不提高,商业化就很难站住。

第三是安全和控制。微波束必须精准、可控、可关断,不能偏离目标,更不能对航空、生态和公众安全造成风险。

第四是在轨维护。太空不是铺好就能不管的屋顶,微流星、辐射、热循环、结构老化都会考验系统寿命。

所以,我国逐日工程不是宣布“太空电站马上商用”,而是说明中国已经把最关键的一些环节,推到了可验证、可迭代、可工程化的阶段。

六、逐日工程的真正意义在于,抢占太空能源入口

逐日工程最值得关注的地方,不只是千瓦输出。它真正指向的是一个更大的问题,未来谁能掌握太空能源基础设施。

如果轨道上有了能源网,卫星可以更强,月球基地可以更稳,深空探测可以走得更远。未来的太空竞争,不只是比谁能发射更多卫星,还要比谁能让这些卫星长期、高效、低成本地运行。

这就是太空无线充电站的战略价值,它是在给未来的轨道经济、月球开发和深空活动铺底层道路。今天的逐日工程,还在地面验证阶段。但很多改变世界的工程,最开始都是从地面一座不起眼的试验塔开始的。

从55米到百米级,从单目标到多目标,从固定接收到移动接收,中国正在把一束微波,变成未来太空能源网的第一道光。