閱世如閱卷，下筆有錦書

在這里，聽見中國走向世界的號(hào)角贊

把光伏電站搬到三萬六千里外的太空，用微波把電傳回地面并入電網(wǎng)，這聽著像科幻大片里的腦洞，可中國已經(jīng)把它變成了真真切切的國家級(jí)科研項(xiàng)目。

地面光伏電池理論能接收到的太陽能流密度是每平方米 1 千瓦，但實(shí)際受天氣、角度、晝夜交替影響，年平均能流密度僅 150 至 300 瓦。

如果把電站放在地球同步軌道，這里的太陽能流密度高達(dá) 1366 瓦每平方米，比地面高出近 5 倍。而且除了春分秋分前后幾十分鐘的遮擋，全年 99% 的時(shí)間都能實(shí)現(xiàn)二十四小時(shí)連續(xù)發(fā)電。

不少人好奇，為啥不選更近的近地軌道或中軌道？近地軌道過頂時(shí)間僅幾分鐘到十幾分鐘，中軌道也只有幾小時(shí)，都沒法穩(wěn)定傳輸能量。

只有地球同步軌道能隨地球自轉(zhuǎn)固定位置，一直直面固定的供電區(qū)域，這才是最合適的選擇。太空光伏年均發(fā)電量是地面的 4.5 倍，還能實(shí)現(xiàn)全年不間斷供電，這就是它最誘人的優(yōu)勢(shì)。

很多人會(huì)擔(dān)心，三萬六千里外發(fā)射微波輸電，效率會(huì)不會(huì)低到不如地面發(fā)電？其實(shí)這里有個(gè)明確閾值：只要 DC-DC 轉(zhuǎn)換效率超過 10%，太空光伏就比地面電站劃算。

目前業(yè)內(nèi)的效率目標(biāo)是 40% 至 60%，隨著技術(shù)優(yōu)化，突破 80% 也有可行路徑。而最新突破已經(jīng)把效率推到了 20.8%，還實(shí)現(xiàn)了從一對(duì)一到一對(duì)多的動(dòng)態(tài)傳輸。

為啥選微波輸電？因?yàn)槲⒉▽?duì)云層和雨水穿透性強(qiáng)，幾乎不會(huì)被大氣吸收，常用的 2.45GHz、5.8GHz 頻率，波長遠(yuǎn)大于大氣顆粒物，能直接繞開遮擋。

但微波輸電也有兩個(gè)核心問題：一是衍射導(dǎo)致的波束擴(kuò)散，二是轉(zhuǎn)換過程的能量損耗。

波束擴(kuò)散是沒法完全避免的：微波從三萬六千里外的太空發(fā)射，地面接收光斑尺寸和太空天線口徑成反比。

如果太空天線直徑一公里，地面光斑直徑就有 10.72 公里，NASA 早年的參考設(shè)計(jì)也是如此。要解決這個(gè)問題，要么做大太空天線，要么做大地面接收站。

考慮到太空電站要支持一對(duì)多傳輸，地面還可能需要給移動(dòng)目標(biāo)供電，目前的思路是優(yōu)先做大太空發(fā)射天線，同時(shí)用分布式模塊化的方式降低建設(shè)難度。

逐日工程提出的歐米伽 2.0 方案，就采用了分布式電站設(shè)計(jì)，可以按需逐步擴(kuò)建，不用一次性建超大單體電站。

另一大損耗來自轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)：太空中的電能要轉(zhuǎn)換成微波發(fā)射，到地面后又要轉(zhuǎn)換成直流電并入電網(wǎng)，兩道轉(zhuǎn)換工序會(huì)帶走大量能量。

最新的地面測試中，100 米距離傳輸 1180 瓦功率，波束收集效率達(dá) 88%，整體 DC-DC 效率僅 20.8%，可見轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的優(yōu)化空間還很大。

不過最新的進(jìn)展已經(jīng)驗(yàn)證了可行性：30 米距離內(nèi)，時(shí)速 30 公里的無人機(jī)能穩(wěn)定接收 143 瓦功率，足夠支持消費(fèi)級(jí)無人機(jī)邊飛邊充電，這意味著精準(zhǔn)隔空送電的基礎(chǔ)鏈路已經(jīng)跑通。

2014 年，西安電子科技大學(xué)段保研院士團(tuán)隊(duì)首次提出太空光伏設(shè)想，將技術(shù)方案命名為歐米伽，隨后通過 16 個(gè)部委專家組論證，被列入國家重大科研計(jì)劃。

2018 年，該項(xiàng)目正式啟動(dòng)，命名為逐日工程。2022 年完成全鏈路地面驗(yàn)證，DC-DC 效率達(dá) 15.05%。

2024 年，項(xiàng)目再次迎來突破：DC-DC 效率突破 20.8%，并實(shí)現(xiàn)一對(duì)多動(dòng)態(tài)目標(biāo)傳輸，能同時(shí)給多個(gè)移動(dòng)設(shè)備供電。

按照項(xiàng)目規(guī)劃，完成地面驗(yàn)證后將啟動(dòng)空間驗(yàn)證，預(yù)計(jì) 2030 年建成兆瓦級(jí)太空光伏電站，2050 年建成吉瓦級(jí)電站。

馬斯克曾說 "太陽就是免費(fèi)的核聚變"，而逐日工程做的，正是把這份免費(fèi)能源送到地球上。

對(duì)于 AI 數(shù)據(jù)中心等用電大戶來說，太空光伏能提供比地面光伏更穩(wěn)定、產(chǎn)量更高的電力，而且全程二十四小時(shí)不間斷。

這個(gè)科幻感十足的工程，到底能不能變成現(xiàn)實(shí)？不妨說說你的看法。