「太空三峽」電力傳輸到地球

 　　在科幻電影情節中，透過「太陽能衛星」，不論晝夜或任何氣候下都可收集太陽能。利用微波把能量傳回地球，外太空中的可用太陽能是地球太陽能的數十億倍，原因就在於接收太陽能的時間更長、強度更高。在地球化石能源有限的情況下，以太空中的太陽能解決能源問題，是其中一種方法，但以上的描述再不是科幻電影的情節了。

                                在距離地面3.6萬公里高度的地球同步軌道上給高速公路上的電動汽車充電，已是可行方案之一。中國科學家不懈努力，構思在地球軌道興建「太空三峽」蓄儲太陽能，將此情此景變成現實。今年6月，中國首個空間太陽能電站實驗基地在重慶璧山開工建設，將於明年開始相關試驗。同時，西安電子科技大學機電工程學院的「逐日工程」已建成全球首個全鏈路、全系統的歐米伽空間太陽能電站地面演示驗證系統建設，經兩年建設基本竣工，開始驗證天地傳送，目前實現百米級傳輸距離、千瓦級功率輸出，電力「天地傳送」從理論走向實踐。

　　空間太陽能電站的技術原理並不複雜，就是在地球軌道上建立一個電站收集太陽能，然後以無線能量的方式傳回地面，最後轉換成直流電併入普通電網，送進千家萬戶。這種發電方式不受晝夜、天氣、地區緯度等自然因素影響，其電能通過無線方式傳輸，延伸的無線輸能、無線通信等相關技術還可廣泛應用於軍事和民用領域。目前，「空間太陽能電站」主要由太陽能收集器、微波傳輸、地面接收與轉換三大部分組成，進行「太陽能→電能→微波→電能」三次能量轉換。

技術可行 實現百米級電力傳輸

　　據介紹，作為「第四代能源」的重要代表，與地面太陽能相比，空間太陽能具有照射時間長、利用效率高、能流密度大等優勢。理論上，如果在地球靜止軌道上部署一條寬度為1000米的太陽能光伏電池陣環帶，假定其轉換效率為100%，那麼，它在一年中接收到的太陽輻射通量約等於目前地球上已知可開採石油儲量所包含的能量總和，而且還不排放二氧化碳。因此，「空間太陽能電站」不僅可為人類提供豐富、可靠的清潔能源，同時還可以實現24小時連續供電，是一條可從根本上解決能源問題的途徑。而能源一旦能實現太空無線傳輸，將來汽車可以邊跑邊充電，無人飛機也可以一直在天上飛。

　　在西安，中國工程院院士段寶巖團隊在西安電子科技大學校園內，架起一座75米高的支撐試驗塔。在塔中心，距離地面55米高處有四個半球面的聚光裝置，每個直徑約6.7米。當太陽光射入球形反射面上後，會彙集到一個固定的聚光區，再通過太陽能電池產生直流電，隨後轉成微波，通過發射天線傳輸到地面。段寶巖被外界視為中國天線方面的頂尖專家，此前曾負責500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）的總體設計。

　　在西安電子科技大學網站稿件中，歐米伽空間太陽能電站地面演示驗證系統建設，經過兩年建設已經基本竣工，目前可實現百米級電力傳輸距離、千瓦級功率輸出、20%傳輸效率（DC-DC），將有力促進高功率連續微波無線傳能技術的發展，為確立我國在空間太陽能電站領域的地位奠定堅實基礎。

　　該稿件同時還寫到，自成立以來，「逐日工程」青年突擊隊總是奮戰在最險、最急、最難的第一線。其中，項目領頭人曾先後被懸空吊至十米高空進行聚光鏡位姿測試，曾為調試發射天線曾連續5天每晚只睡3小時。段寶巖院士更始終扎根一線，為項目推進付出整6年時光，光是地面演示驗證系統的建設，便帶領師生們連續奮戰961個日夜。

　　8月16日，中科院主管的《中國科學報》報道稱，璧山基地預計年底完工，明年正式開始相關試驗，將重點進行空間太陽能發電站、無線微波傳能以及空間信息網等技術的前期演示模擬與驗證。

「中國方案」勝美國

　　自2013年我國確定空間太陽能電站發展規劃後，中國工程院院士、西安電子科技大學教授段寶巖於2014年提出了空間太陽能電站「中國方案」——聚光型歐米伽（OMEGA）方案，並初步完成室內驗證。與美國阿拉法（ALPHA）方案相比，該方案發電功率質量比提高約24%。2018年12月23日，名為「逐日工程」的全球首個全鏈路、全系統的歐米伽空間太陽能電站地面演示驗證系統建設在西安正式啟動，該系統也是「空間太陽能電站」的核心構成。

　　科研人員表示，該系統將利用球形聚光器和線饋源光伏電池，模擬太陽能收集，再通過電力傳輸，發射天線，接受天線，實現功能與效率的驗證。不僅可以再現空間太陽能電站在軌運行和工作的全過程，同時在無線能量傳輸效率方面也預期可達18%，相較日本同實驗條件下的效率提高50%以上。依託該系統，未來位於西安經開區的地面驗證中心可以從70米高空搜集太陽光並傳輸回地面，實現太陽能發電的三次能量轉換，從而驗證太陽能電站發展的關鍵技術，支撐下一步發展。