碧珠映红香 9小时前
中国计划建造太空太阳能电站,其电力传输范围可达三万六千公里
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西安电子科技大学校园内,一座 75 米高的钢结构铁塔正在进行一项可能影响未来能源格局的实验。

由段宝岩院士领衔的 " 逐日工程 " 团队,今年 5 月宣布在百米级室外测试场景中取得重要进展:系统实现 1180 瓦微波无线传能输出,直流到直流传输效率达 20.8%,波束收集效率达 88%。

这意味着发射的微波能量绝大部分被精准接收,能量损耗显著降低。

团队完成了全球首次 " 一对多动目标传能 " 地面验证,即一个发射端可同时为多个高速移动目标供电。

实验中,一架时速 30 公里的无人机在 30 米距离外稳定接收 143 瓦持续电力,相当于为无人机提供了空中无线充电方案。

此前微波传能的主要难题在于无法稳定追踪移动目标,一旦目标偏移便会导致供电中断,此次实验初步攻克了这一技术瓶颈。

" 逐日工程 " 的名称取自夸父逐日的典故,目标是将太阳能采集从地面移至太空。

地面太阳能因受大气层吸收和天气影响,实际可用能量密度约为 200 至 300 瓦每平方米。而在地球同步轨道,该数值可达 1360 瓦每平方米,是地面的 4 到 6 倍,且不受昼夜和天气影响,可实现全天候持续采集。

项目规划分三个阶段实施:完成地面系统验证;2030 年前后建成兆瓦级在轨试验平台;2050 年实现吉瓦级商业规模空间太阳能电站。

一座 1 吉瓦的电站可满足一座中等城市的全部用电需求。

在工程设计上,团队提出 " 分布式欧米伽 " 模块化方案,将电站拆分为若干小型单元,在轨编队协同工作。单个模块故障不会导致系统整体瘫痪,也降低了太空组装和维护的难度。

空间太阳能电站是全球能源研究的前沿方向之一。

美国加州理工学院的 SSPP 项目于 2023 年完成首次太空微波传能实验;日本 JAXA 持续推进相关研究;欧洲航天局提出 "Solaris" 概念规划。

中国的 " 逐日工程 " 优势在于拥有从地面到太空的全链路工程验证体系,并获得国家层面的时间表支撑。

目前的成就与真正实现太空电站之间仍有明显差距。

百米级地面传能与 3.6 万公里轨道传能在物理维度上存在本质区别。

器件太空辐照耐受性、高低温环境适应性、大型天线阵列在轨展开与控制、长期超高精度波束指向等问题,每一项都是世界级工程难题。段宝岩院士在描述未来图景时反复提到 " 用电自由 ",但其实现仍需跨越漫长的技术鸿沟。

西安校园内的铁塔证明这条技术路径正在稳步推进,但距离商业应用仍有相当距离。

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