你給手機(jī)無線充電，得把手機(jī)往充電板上一放，距離超過一厘米基本就廢了。但如果有人告訴你，百米開外隔空傳輸，穩(wěn)定輸出上千瓦電力，你會(huì)怎么想？

這不是美國(guó)科幻片里的場(chǎng)景。西安電子科技大學(xué)段寶巖院士領(lǐng)銜的“逐日工程”團(tuán)隊(duì)，剛剛在這個(gè)方向，踩下了一個(gè)扎實(shí)的腳印。

天基太陽(yáng)能發(fā)電，說白了就是把光伏電站搬到太空去。太空里沒有大氣層擋著，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度是地面的幾倍，還不受晝夜和天氣影響，發(fā)電效率自然高得多。問題是怎么把電弄回地球。

總不能從衛(wèi)星上垂一根電線下來吧？

科學(xué)家想到的辦法是用電磁波當(dāng)“運(yùn)輸工具”。主要有兩條路：微波和激光。激光傳輸效率高、設(shè)備體積小，但有個(gè)硬傷——云層一擋就歇菜，接收站只能建在常年干旱少云的地方。更要命的是安全問題，一束高能激光從太空打下來，飛鳥或飛行器誤入傳輸區(qū)域，后果不堪設(shè)想。

微波就不一樣了。它穿透云層雨霧的能力強(qiáng)，可以全天候干活，安全性也好得多。所以現(xiàn)在主流的天基太陽(yáng)能方案，包括西電團(tuán)隊(duì)的歐米伽方案，都選擇了微波這條路。

但微波傳輸有個(gè)老毛病——效率偏低，設(shè)備個(gè)頭大。從地面往太空送東西，每一克重量都是用火箭燃料堆出來的，設(shè)備越大越重，成本就越嚇人。

歐米伽方案跟國(guó)外主流方案真正較勁的地方，不在天地傳輸這一段，而在天與天之間。

地面上的光伏電站，發(fā)出來的電要經(jīng)過一連串處理才能并網(wǎng)：直流逆變穩(wěn)壓、母線電容降壓、直流轉(zhuǎn)交流、進(jìn)儲(chǔ)能系統(tǒng)、最后升壓入電網(wǎng)。這些環(huán)節(jié)之間靠什么連接？電線嘛，再普通不過的事。

但同樣一套流程搬到太空，電線就從“不值一提”變成了“要命的成本”。

一根電線確實(shí)沒多重，可一個(gè)空間電站規(guī)模的發(fā)電系統(tǒng)，需要的線纜加起來就不是小數(shù)目了。每一公斤載荷打上近地軌道，火箭運(yùn)費(fèi)都以萬美元計(jì)。把一整套電網(wǎng)的線纜都運(yùn)上天，這筆賬算下來讓人頭皮發(fā)麻。

西電團(tuán)隊(duì)的想法很直接：能不用線的地方，干脆別用線。光伏發(fā)電衛(wèi)星到微波發(fā)射衛(wèi)星之間的電力傳輸，用無線方式解決。根據(jù)他們的測(cè)算，這個(gè)改動(dòng)能讓整個(gè)系統(tǒng)比國(guó)外采用線纜的阿爾法方案減重約三分之一，單位質(zhì)量發(fā)電量提高約24%。

三分之一的重量省下來，意味著同樣一枚火箭能多帶設(shè)備，或者同樣的電站規(guī)模少打幾發(fā)火箭。在經(jīng)濟(jì)賬上，這是天壤之別。

當(dāng)然，微波無線傳輸?shù)男誓壳斑€跟銅線沒法比。百米距離上，粗銅芯電纜的傳輸效率接近100%，普通銅線也超過95%。而西電團(tuán)隊(duì)這次地面驗(yàn)證的成績(jī)單是：百米傳輸，直流到直流效率20.8%，輸出功率1180瓦，波束收集效率88.0%。

20.8%看起來不高，但放在微波無線傳能領(lǐng)域，這已經(jīng)是相當(dāng)扎實(shí)的進(jìn)步。而且這次試驗(yàn)的看點(diǎn)不只在數(shù)字——它是一套“一對(duì)多動(dòng)目標(biāo)”系統(tǒng)，意思是發(fā)射端可以對(duì)著多個(gè)移動(dòng)中的接收目標(biāo)同時(shí)或分別供電。這在工程實(shí)現(xiàn)上比點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸復(fù)雜得多。

打個(gè)比方，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)相當(dāng)于拿水龍頭對(duì)著一個(gè)杯子接水，一對(duì)多移動(dòng)目標(biāo)相當(dāng)于拿著花灑給一排移動(dòng)的花盆澆水，每個(gè)都要澆到，還不能灑出去浪費(fèi)。西電團(tuán)隊(duì)解決的是后者。

后續(xù)的挑戰(zhàn)也很清晰。天基電站里，發(fā)電衛(wèi)星和微波衛(wèi)星的距離不太可能是百米級(jí)別——太危險(xiǎn)了，稍有偏差就可能相撞。實(shí)際部署中，這個(gè)距離很可能拉到千米量級(jí)。傳輸距離翻十倍，能量損耗會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。從百米到千米，中間還有不少硬骨頭要啃。

無線傳輸給歐米伽方案打開了一扇銅線傳輸推不開的門：分布式部署。

可以造一批精簡(jiǎn)版的光伏衛(wèi)星，圍繞一顆中央微波衛(wèi)星飛行。光伏衛(wèi)星只管發(fā)電，然后用無線方式把電力傳給微波衛(wèi)星。穩(wěn)壓、儲(chǔ)能這些復(fù)雜功能全部集中到微波衛(wèi)星上統(tǒng)一處理。這樣一來，單顆光伏衛(wèi)星的設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化，成本驟降，壞了一顆也不影響全局。

更妙的是建設(shè)節(jié)奏?？梢韵却驇最w光伏衛(wèi)星加一顆微波衛(wèi)星上天，形成一個(gè)最小可用的系統(tǒng)。等技術(shù)進(jìn)一步成熟、商業(yè)模式跑通了，再一批批往上加光伏衛(wèi)星，系統(tǒng)逐步擴(kuò)容。不需要一上來就憋個(gè)大招、一次性建成完整電站。

從軌道設(shè)計(jì)角度看，微波衛(wèi)星居中，發(fā)電衛(wèi)星分布在略有傾角差異的軌道上。從地面仰望，就像一群衛(wèi)星繞著中心節(jié)點(diǎn)做編隊(duì)飛行，有點(diǎn)像航空表演里的編隊(duì)滾轉(zhuǎn)，場(chǎng)面相當(dāng)壯觀。

微波衛(wèi)星的能力還不止向下送電。它能多路接收，也能多路發(fā)射，可以同時(shí)服務(wù)多個(gè)地面接收站，還能給其他在軌飛行器直接供電。未來的太空農(nóng)場(chǎng)、太空工廠，用電需求都小不了?？孔约罕程?yáng)能電池板，設(shè)計(jì)復(fù)雜、死重還大。如果能有天基發(fā)電星座直接“投喂”電力，設(shè)計(jì)和建造都會(huì)輕松很多，用電規(guī)模也可以大膽往上調(diào)。

在目前人類能想到的所有清潔能源里，天基太陽(yáng)能發(fā)電的潛力可能是最大的。沒有排放、沒有核廢料、不占地、不破壞生態(tài)，連火箭發(fā)射用的燃料燃燒后主要產(chǎn)物也是水和二氧化碳。唯一的問題就是太難太貴，技術(shù)門檻高到讓絕大多數(shù)國(guó)家連想都不敢想。

現(xiàn)在還在認(rèn)真推進(jìn)這件事的，只剩下中國(guó)、美國(guó)和日本。而天基太陽(yáng)能這種級(jí)別的工程，誰先把關(guān)鍵技術(shù)走通、把成本壓下來，誰就在未來的全球能源格局里多了一張王牌。

西電團(tuán)隊(duì)這次百米級(jí)千瓦級(jí)驗(yàn)證，距離真正的太空電站還很遠(yuǎn)。但從零到一的一步，往往比從一到十更難。他們把“逐日”這個(gè)名字用得很有味道——夸父逐日的神話中國(guó)人講了幾千年，如今真有一群人，在試著把太陽(yáng)的能量穩(wěn)穩(wěn)地抓回地球。

這條路還很長(zhǎng)，但至少，他們已經(jīng)跑起來了。