“逐日工程”新突破!百米级距离实现千瓦功率输出
“逐日工程”新突破!百米级距离实现千瓦功率输出
2026年06月08日 00:05
把 太阳能 电站建到太空,再把电“隔空”传输给地面设备、 无人机 、卫星,甚至未来的深空飞行器,这个听起来像科幻电影里的场景,正在我国科学家手中一步步变为现实。
近期,西安 电子 科技大学段宝岩院士团队领衔的“逐日工程”发布新进展,团队突破了空间 太阳能 电站与微波无线传能的多项关键核心技术,在百米级距离实现千瓦功率输出,并完成了一对多动目标微波无线传能地面验证。
西安 电子 科技大学南校区,一座75米的巨型 钢结构 支撑塔就是“逐日工程”的核心测试场地。空间 太阳能 电站,简单来说就是把大面积的光伏 电池 板搬进没有大气遮挡、没有昼夜更替的太空中,像一口悬在宇宙中的“超级大锅”,源源不断地捕捉太阳能。
然而,没有电线、电缆连接,建在茫茫太空中的电站,如何才能“凭空”传输电能呢?团队采用的方案是微波无线传能。简单来说,整个过程分为三步。
首先,将聚光镜对准太阳,把阳光反射给光伏 电池 阵,光伏 电池 将光能转化为直流电。
接着,这些电能被“打包”,转换成微波形式发射给远端的接收天线。
最后,接收天线捕获波束,再通过整流装置,将它重新“拆包”还原为直流电,供设备使用。
从单目标到多目标
突破空间传能技术瓶颈
“逐日工程”并不是近期才启动。早在2022年,段宝岩院士团队就完成了全球首个全链路、全系统的空间太阳能电站地面验证系统,跑通了从太阳光收集、光电转换、微波发射、空间传输,到接收整流输出的完整链路。经过近四年的艰苦攻关,这次的系统升级又带来了哪些新突破?
从“逐日工程1.0”到“逐日工程2.0”,团队的目标从此前的“一对一”定点输电,升级到当前的“一对多”动目标传能。真实的航天器或地面设备都是处于不间断运动中。简单来说,
以前定点输电像是在固定位置拉一根“无形电线”,目标一动,就会脱靶断电。
而现在,同一套发射系统能够同时面向多个高速移动设备,实现精准供电。
通俗地说,这就像是把“盲目发射”变为“双向奔赴”,系统可以边跟踪、边修正,从而实现对多个移动目标的动态供电。
此外,波束能量极高,为了防止打偏后造成的接收端硬件损伤,团队还在关键器件上进行了升级,采用 氮化镓 二极管等新型器件,提高系统承受大功率波动的能力。
软硬兼修,在户外测试中,这套新系统已能在百米级的距离上,实现1180瓦的电能输出,直流到直流传输效率从早期的15%左右提升至20.8%,波束收集效率更是达到88.0%。
太空电站离我们还有多远?
从百米级地面验证,到未来轨道上的空间太阳能电站,“逐日工程”正在让太空发电、无线传能从科学设想走向工程验证。不过,地面实验成功只是第一步。
从地面验证走向真正太空应用,团队正在解决一系列难题。比如,面对火箭发射和在轨部署的需要,团队创新性地提出了“分布式欧米伽”空间太阳能电站设计方案,把电站从巨大的单体结构拆分成若干个小模块,通过编队和协同工作完成发电和传能任务。
这样即便个别模块出现问题,也不会影响整个系统运行,同时也降低了大型结构在太空中展开、控制和维护的难度。
此外,未来空间太阳能电站还要解决远距离、高精度、长期稳定传能等众多的问题。
据介绍,接下来,科研团队将持续攻克各项核心难题,进一步提升远距离无线输电效率,同时实现卫星高速在轨运行状态下的超高精度波束指向控制。
西安 电子 科技大学机电工程学院副教授 樊冠恒 : 目前完成了地面实验验证,下一步要开展空间中在轨阶段的无线微波能量传输。我们制定了“两大步三小步”的发展战略。两大步,就是在2030年建设成一个兆瓦级的电站,在2050年建设成一个吉瓦级的电站方案。
来 源 :新闻直播间
(文章来源:央视财经)