近日,西安电子科技大学段宝岩院士团队牵头的国家重大科研项目 “逐日工程” 发布最新阶段性重大突破,我国自主建成全球首套可实现一对多动目标大功率微波无线传能的空间太阳能电站全链路地面验证系统,百米距离千瓦级稳定输电试验圆满成功,标志着中国太空电站研发正式迈入工程化落地关键阶段,太空 24 小时不间断供能从科幻构想加速走向现实应用。
空间太阳能电站被视作人类终极清洁能源解决方案。地面光伏、风电受昼夜、云层、季节制约,发电存在间歇性;而部署在 3.6 万公里地球同步轨道的太空电站,无大气遮挡、无日夜交替,可全年不间断采集太阳能,再通过微波无线传输将电能送回地面,同时可为在轨卫星、深空飞行器、空中无人机持续补能,堪称部署在宇宙中的 “巨型太空充电桩”。
本次试验实现多项世界级技术跨越。测试数据显示,系统在百米级传输距离达成 1180 瓦稳定功率输出,直流到直流整体传输效率达 20.8%,波束收集效率高达 88%,相较 2022 年初代验证系统效率大幅提升;创新攻克单套发射装置同步为多个高速移动目标供电难题,模拟场景中,时速 30 公里无人机在 30 米距离稳定接收 143 瓦电能,波束动态跟踪精度达 0.001 度,可精准匹配卫星群、移动飞行器、地面终端多场景同步供能需求。
团队原创分布式欧米伽构型太空电站设计方案,通过模块化轻量化结构大幅降低太空发射与在轨组装成本,发电效能优于国际主流同类方案;整套验证系统完整覆盖太阳能聚光、光电转换、微波能量调制、远距离定向传输、移动目标接收整流全流程,是全球唯一完成全链路闭环验证的空间电站地面试验平台,补齐太空商业化供能核心技术短板。
段宝岩院士介绍,此次突破解决了长期制约太空电站落地的远距离高效传能、多目标动态供电两大核心瓶颈。传统航天器仅能依靠自身携带太阳翼供电,续航与功率受限;未来在轨太空电站建成后,可作为轨道公共能源枢纽,批量为各类卫星、载人登月平台、深空探测器无线补能,大幅拓展航天任务续航能力。地面端,太空能源可平稳接入国家电网,彻底平抑新能源发电波动,助力新型电力系统建设、实现全域零碳能源供给。
按照 “逐日工程” 三步走工程规划,我国太空电站建设路线清晰明确:2028 年前完成兆瓦级平流层试验电站验证;2035 年前建成低轨吉瓦级试验电站,开展在轨真实环境发电与对地传能试验;2050 年前完成地球同步轨道商用化巨型空间太阳能电站部署,届时单座太空电站年发电量可媲美数十座三峡水电站规模,提供近乎无限的稳定绿色电力。
业内专家表示,此次技术突破巩固我国在空间太阳能赛道的全球领跑地位。当前多国均布局太空能源项目,但在大功率多目标无线传能、全系统地面验证体系方面,中国已形成完整自主技术壁垒。依托载人航天、商业火箭、空间站在轨试验配套产业基础,我国具备率先实现太空电站商业化落地的综合优势。
下一步,科研团队将持续优化光电转换、轻量化天线、高可靠微波器件技术,同步推进空间站在轨小型传能样机搭载试验,稳步开展平流层浮空电站示范,持续打通从地面试验、近空验证到轨道商用的全链条技术通道,以航天硬核技术开辟全新清洁能源赛道,为实现 “双碳” 目标、保障国家能源安全提供颠覆性解决方案。