大国重器新突破！这口太空“大锅”上天还要多久？将如何改变生活？
◎ 科技日报记者 王禹涵
从为单一设备“精准投喂”，到为一群移动目标“雨露均沾”，我国的“逐日工程”迈出关键一步。
近日，中国工程院院士、西安电子科技大学教授段宝岩率领团队自主研制的一对多动目标微波无线传能地面验证系统取得重大突破， 在百米级距离实现了千瓦级的直流输出功率，直流—直流传输效率达到20.8%，波束收集效率高达88.0%。
这项瞄准太空的“大国重器”如何工作？未来能给我们带来什么？
第一问：太空“大锅”和手机无线充电原理一样吗？
“逐日工程”是西安电子科技大学牵头论证的空间太阳能电站项目，其核心技术方案正是段宝岩院士团队提出的“欧米伽”方案。形象地说，它像一口悬在太空中的“大锅”。 这口“大锅”由聚光镜和位于中央的光伏电池阵组成，负责收集太阳光并转化为电能，再通过发射天线将电能以微波形式传回地面。
那么，它和手机无线充电是同一个原理吗？“原理不尽相同，技术难度更是不可同日而语。一个是‘隔空充电’，一个是‘天地传输’，差了百万倍。”西安电子科技大学机电工程学院副教授钱思浩解释，手机无线充电依托电磁感应实现，传输距离只有几厘米；而 空间太阳能电站采用微波辐射传能，距离是几百公里甚至上万公里。
段宝岩曾比喻， 空间太阳能电站就是轨道中的“太空充电桩”， 只不过这个“充电桩”不是插头对接口，而是用微波波束“照”着目标供电。
第二问：设备如何“减肥”又“分身”？
公开消息称，团队在“发射与接收天线集成化、小型化与轻量化上取得关键进展，为设备的太空部署奠定了基础”。这关乎一个核心问题——如何把笨重的地面设备“瘦身”后送上天？
“地面验证系统有75米高的支撑塔，但上天的设备必须轻、必须小。”钱思浩说，团队通过一体化集成设计，将多个功能模块压缩到更小的空间内，同时大幅减轻重量，这才有可能将其用火箭发射到太空。
至于“分布式”设计，西安电子科技大学机电工程学院教授李勋解释：“最早我们设想的是一个巨大的球面聚光镜，但一旦被太空碎片击中，整个系统就可能报废。”
现在改为“分布式”——即把一个大系统拆成若干个小模块，采用编队飞行模式。“即使个别模块坏了，也不影响整体性能，可靠性大大提高。同时，分布式设计还能降低电压，避免太空高压放电的风险。”李勋说。
第三问：“一对多”难在哪，效率几何？
2022年，当段宝岩带领团队研制的世界首个全链路全系统空间太阳能电站地面验证系统通过验收时，系统实现的还是一对一的微波功率无线传输。仅仅几年后，团队便实现了从“单目标”到“多目标”的跨越。
“从‘一对一’到‘一对多’，是全方位的系统级技术提升。”钱思浩介绍道。在一对一模式下，接收天线是静止的，而一旦目标变成动态的多个，便意味着发射天线必须在接收天线运动过程中，能量波束需实时精准指向每一个移动目标。
实验初期，目标丢失、波束打偏是家常便饭。“通信延迟导致数据跟不上，接收天线明明在这个点，我们的波束却打到了那个点上。”钱思浩回忆说。
团队为此开发了基于反向波束导引的精确闭环控制系统。 李勋打了个比方：“哪个设备‘喊饿’了，系统自己会发射一个导引信号。发射端接到信号，就能实时解算出设备的相对角度，然后把能量精准地‘扔’过去。”这一技术使得系统能为多个移动目标供电，有效避免了能量争抢。数据显示，在时速30公里、距离30米条件下，无人机微波无线传能已实现143瓦稳定接收。