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。