我国空间太阳能电站建设迈出关键一步

2026年初春，西安电子科技大学长安校区。

一座75米高的巨型钢结构支撑塔矗立在实验场上，塔顶的发射天线指向百米外的接收端。塔下，科研人员裹着棉衣，紧盯屏幕上的数据。“亮了!亮了!充上电了!”西安电子科技大学机电工程学院教授李勋看到空中无人机上渐亮的LED(发光二极管)灯，高声呼喊起来。围在设备旁的师生屏息注视，微弱光点逐渐明亮、稳定。

团队攻坚多年的技术难题，终于取得关键突破——攻克远距离、高功率、高效率一对多动目标微波无线传能技术，实现一套发射系统为多个移动目标供电，解决了多目标供电的精准控制问题，未来有望为多个太空飞行器或地面移动设备同时供电。至此，我国空间太阳能电站建设迈出了关键一步。

逐日之梦

从构建到地面验证

关于建设空间太阳能电站的构想，最早可追溯到1968年。当时有科学家提出，在地球轨道上部署超大型太阳能发电装置，不受昼夜和天气影响，持续收集太阳能，再通过微波或激光无线传输至地面。整个过程经历“太阳能—电能—微波—电能”的转换，一旦实现，人类将获得取之不尽、零碳排放的清洁能源。

然而，这个“太空充电桩”的构想，却被技术困住了半个世纪。直到近年来，空间高效能量转化、无线能量传输、超大型结构构建等关键技术取得突破，才逐步走向现实。

2006年，我国开始相关研究。2014年，西安电子科技大学段宝岩院士团队提出具有自主知识产权的“欧米伽(OMEGA)”空间太阳能电站方案，区别于美国、日本的设计，在结构和效率上更具优势。

2018年12月23日，“逐日工程——空间太阳能电站地面验证系统”在西安电子科技大学启动——“逐日”取自“夸父逐日”，寓意追赶太阳、捕获能量。

经过4年艰苦攻关，2022年，团队建成世界首个全链路、全系统的OMEGA—SSPS(欧米伽聚光式空间太阳能电站系统)地面验证系统。所谓“全链路”，就是从阳光收集、光电转换、微波发射、空间传输到接收整流输出，整个流程全部跑通。“当时的主要指标是，收发天线相距55米，发射功率2081瓦，波束收集效率87.3%，直流—直流传输效率15.05%。”西安电子科技大学机电工程学院副院长段学超介绍，这些数据在当时达到国际领先水平。

但这只是起点。定点输电像在固定位置拉一根“无形电线”，目标一动就会脱靶断电。真实的航天器、无人机、地面移动设备等处于不间断运动中。从“静态”到“动态”，成了团队必须跨越的下一道坎。

逐日之跃

从定点到动目标

一时的成功没有让团队停下脚步。“我们知道，真正的工程应用，必须解决‘动起来’的问题。”李勋说。

2026年5月底，好消息从“逐日工程”研究团队传来：经过又一轮4年攻坚，团队拿出了“逐日工程2.0”——世界首套一对多动目标OMEGA—SSPS微波无线传能地面验证系统。

“一对多”意味着同一套发射系统，通过波束指向精准控制，几乎同时为多个高速移动的目标精准供电。这就像在黑夜里用一束光快速切换射中多个移动的靶心，难度可想而知。

关键难点有3个。第一是高精度测控。发射天线需要实时获取每个接收目标的方位、距离和姿态。团队开发了基于反向波束导引的闭环控制系统——接收端发出导引信号，发射端及时捕获并解算，实现波束的精确指向。“通俗地说，就是‘双向奔赴’，系统边跟踪边修正，让能量不偏不倚地‘发送’到目标上。”李勋说。

第二是收发天线的小型化、轻量化、集成化。地面验证可以建75米高塔，但上天的设备必须轻、必须小。团队通过一体化设计，把多个功能模块压缩到更小空间，大幅减重。

第三是效率提升。直流—直流传输效率从15%提升到20%，每提高一个百分点，背后都是材料、器件、算法的全方位突破。团队升级了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。

攻关初期，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，波束却打到了那个点上。”段学超回忆。通过将发射天线的机械调整装置开展机电耦合设计，团队从源头上提升其控制带宽，又要通过反复实验，验证在柔索驱动的空中结构基础接触上进行精确指向的控制效果。在项目攻坚阶段，老师和同学们经常从下午忙到深夜一两点，整理完数据才休息。

就是这些“土办法”加“硬功夫”，团队一点点啃下了技术的“硬骨头”。盛夏的测试场上，数据传来：百米级距离，直流—直流传输效率达到20.8%，波束收集效率88%。无人机实验同步成功——时速30公里、距离30米条件下，稳定接收143瓦电力。这意味着，一架小型无人机可以在飞行中持续“隔空充电”，再也不用担心续航问题。

专家组评价：“‘逐日工程2.0’实现了从静态原理验证到动态多目标工程应用的关键跨越，总体达到国际领先水平。”

放眼全球，美国、日本、韩国都在推进空间太阳能电站计划，但截至目前，中国是唯一跑通全链路并实现一对多动目标传能的国家。

逐日之远

从地面到太空的星辰大海

地面验证成功，只是征途的第一步。按照国家规划的“两大步三小步”路线图：2030年建成兆瓦级在轨试验电站，2050年建成吉瓦级空间太阳能电站。

“假设在地球静止轨道上每0.1度(间距约73千米)布置一个空间太阳能电站，整个轨道可以部署约3600个电站。按照每个空间太阳能电站的发电功率1吉瓦计算，若轨道到地面传能效率达到30%，每年可以为地面提供约1万太瓦时(1太瓦时等于10亿千瓦时)的电力，可以满足目前全球约1/3的电力需求，还可以用于地面的海水淡化和制氢等。空间太阳能电站除了为地面进行基础负载供电以外，在地面和空间也具有多种应用前景。”段宝岩说。

比如，空间太阳能电站可以为航天器提供“太空充电桩”。很多中小型卫星依赖自身携带的太阳帆板供电，一旦飞到地球阴影区就“断电”。空间太阳能电站可以随时为它们补能，普通用户将因此享受到更稳定的手机信号和定位服务。

空间太阳能电站还能为地面移动目标和灾区紧急供电。偏远山区、受灾现场，只需一台接收装置，就能获得“从天而降”的电力。

“通过电力中继卫星，空间太阳能电站建设还可实现跨洲的超远距离电力传输。未来月球基地、火星探测，都可以依赖环月或环火轨道电站供电，解决长达14天的月球夜长等难题。”西安电子科技大学机电工程学院教授樊冠恒补充道，“空间太阳能电站建设也有助于台风减缓与小行星防御。理论仿真显示，向台风特定区域注入0.5至10吉瓦微波能量，可破坏其形态、减弱强度。对于威胁地球的小行星，空间太阳能电站可为高功率电推力器供能，改变其轨道。此外，空间太阳能电站还可用于轨道碎片清除、在轨推进剂补给、小行星资源开采等前沿领域。”

段宝岩有一个形象的比喻：“空间太阳能电站就是部署在太空预定轨道的‘微波充电桩’。”这不仅是能源革命，更是人类文明从“依赖化石燃料”走向“太空能源时代”的跨越。

又是盛夏。75米的高塔下，科研团队每天都在做实验，汗水浸透了衣衫，LED灯在无人机上一次次亮起……“只有把精益求精的科研精神发挥到极致，才能实现指标突破。”段宝岩的这句话，是团队12年攻关的真实写照。从2014年提出方案，到2018年工程启动，到2022年“逐日工程1.0”建成，再到2026年“逐日工程2.0”跨越——追光的人，正在奋力奔跑，每一步都算数。