中国科学家，要在36000公里高空再造一个“三峡”发电站，太震撼

去年六月，西安电子科技大学南校区一座七十五米高的巨型钢结构支撑塔下，一场测试正在悄然进行。

发射天线将电能转化为微波波束，精准射向数十米外的多个移动接收端——无人机在空中盘旋，地面设备在快速位移，而一套发射系统同时为它们稳定供电。

这不是科幻电影的拍摄现场，而是“逐日工程”团队最新的地面验证实验。

所谓“逐日工程”，是中国工程院院士段宝岩团队领衔的空间太阳能电站系统项目。

通俗地说，就是要在距地面约三万六千公里的地球同步轨道上，建一座“太空三峡”。

太空发电站想象图

为什么要费这么大劲把电站搬上天？道理其实很简单。

地面上的太阳能，说到底得看天吃饭——大气层会削减能量，黑夜会切断供应，阴雨天更是发电效率大打折扣。

但在地球同步轨道上，太阳二十四小时不落山，那里的能流密度大约达到每平方米一千三百六十瓦左右，是地面平均能流密度的数倍乃至十倍。

有专家算过一笔账：在地球同步轨道铺设一条一公里宽的太阳能电池带，一年接收的能量就相当于地球上可开采石油的总量。

电站建好了，问题来了——电怎么送下来？拉一根三万六千公里的电线，那显然不现实。

段宝岩团队拿出的方案是微波无线传能。

简单说，就是把电能“打包”成微波，像光束一样精准射向地面接收站，再“拆包”还原成直流电。

这个原理听起来跟手机无线充电有点像，但技术难度完全不在一个量级——手机无线充电靠的是电磁感应，传输距离只有几厘米；而空间太阳能电站的传输距离是几百公里甚至上万公里。

真正让业界震动的是“逐日工程”最近的一次突破。

2022年，团队建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，首次跑通了从“聚光追日”到“微波输电”的全流程。

而最近，团队把目标从“一对一”定点输电升级到了“一对多”动目标传能。

什么叫“一对多”动目标传能？打个比方：以前的定点输电像是在固定位置拉一根无形的电线，目标一动就会脱靶断电。

而现在，同一套发射系统能够同时为多个高速移动的设备精准供电——天上的卫星、地上的无人机，都可以被一束微波“照”着充电。

团队介绍，攻关初期目标丢失、波束打偏是家常便饭。

为了破解这个难题，他们开发了一套基于反向波束导引的精确闭环控制系统。

通俗地说，就是把“盲目发射”变成了“双向奔赴”——哪个设备“喊饿”，发射端就能实时捕捉它的位置，把能量精准地“扔”过去。

测试数据印证了这项技术的成熟度。

在百米级距离，系统实现了千瓦级的直流输出功率，直流-直流传输效率达到约百分之二十点八，波束收集效率高达约百分之八十八。

形象地说，发射天线发出来的波束，绝大部分都能被接收天线精确捕获，没有多少会被跑偏浪费掉。

在技术方案上，团队也做了大胆创新。

最初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。

于是团队提出了“分布式欧米伽”设计方案——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。

当然，把一座电站送上三万六千公里的高空，光有无线传能技术还不够。

它需要超重型运载火箭把数以万吨计的材料分批送入轨道，需要在轨机器人完成自动组装，需要数万平方米的超轻太阳能电池阵列，需要可展开空间结构、相控阵微波天线、高精度轨道控制等一系列尖端技术的支撑。

可以说，逐日工程几乎串联起了未来航天产业链的所有核心技术。

正因如此，空间太阳能电站被很多国家视为下一代战略能源。

1968年，美国科学家彼得·格拉塞首次提出了这一构想。

此后几十年，美国、欧洲、日本相继投入研发。

但大多数方案至今仍停留在理论或早期试验阶段。

美国加州理工学院2023年发射的SSPD-1卫星虽然成功演示了微波电力传输技术，但规模极为有限。

欧洲航天局2023年批准了Solaris计划，目标是在2030年前后开展在轨验证。

日本则在推进钙钛矿太阳能电池的空间测试。

而中国，已经走在了从理论到工程验证的最前列。

根据规划，中国将于2030年前后启动兆瓦级空间太阳能试验电站建设，远期目标是在2050年建成吉瓦级商业电站。

支撑这一工程的，是正在研制中的重型运载火箭。

有专家评价，这项工程融合了航天、能源、人工智能、新材料等多领域技术，对保障国家能源安全、引领科技突破、培育新质生产力、拓展太空经济新业态具有深远的战略意义。

机构测算显示，远期太空光伏市场规模有望突破万亿元。

在中国神话里，夸父逐日是因为他相信人类可以追上太阳。

几千年后，中国工程师给出了属于现代科技的答案。

如果说三峡工程征服的是长江，改变了中国能源格局，那么逐日工程瞄准的就是未来宇宙空间能源网络的话语权。

未来最大的发电站也许不在地球，而在我们头顶三万六千公里的太空。

中国正在用最硬核的方式，把夸父逐日的神话写进人类文明的能源史。