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我國(guó)著名科幻小說作家劉慈欣，曾經(jīng)寫過一本叫做《人造太陽》的中篇小說，里面就構(gòu)想了一種運(yùn)用巨大的太陽能電池板遮蔽太陽，一方面采集陽光發(fā)電，另一方面通過調(diào)整對(duì)地面的日照來調(diào)節(jié)地球上的水土氣溫，幫助人類社會(huì)更加順暢的運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至還衍生出了專門去太空電池板上做清潔這樣的工作。

這個(gè)概念看似天馬行空，但是其實(shí)太空太陽能電站(SSPS)的概念已經(jīng)存在了幾十年，科學(xué)家和研究人員一直在探索，如何利用太空中豐富的太陽能，來滿足地球上日益增長(zhǎng)的電力需求。

逐日工程：美國(guó)放棄了，我國(guó)開始了

“逐日工程”，中文全稱為“空間太陽能電站系統(tǒng)項(xiàng)目”。因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目是為了獲取巨大的太陽能，從而轉(zhuǎn)化為電能，所以也被人們稱為“太空三峽” 工程。

2014年，我國(guó)工信部、發(fā)改委、科技部、總裝備部等16個(gè)部委、120多名專家參與論證，提出了我國(guó)發(fā)展空間太陽能電站的發(fā)展規(guī)劃與路線圖。經(jīng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人西電段寶巖院士提議，項(xiàng)目命名為“逐日工程”，取“夸父逐日”之意。為何美國(guó)都放棄了，我國(guó)反而覺得可行呢？其實(shí)這離不開最近我國(guó)的航天發(fā)展成果。逐日工程有三大難點(diǎn)：太空電站的建立、太陽能收集以及地面能源接收。

其中美國(guó)就倒在第一步：太空電站的建立。以美國(guó)人的估算，一個(gè)太空發(fā)電站的質(zhì)量至少10萬噸，這需要強(qiáng)大的運(yùn)載能力。美國(guó)此前打算使用航天飛機(jī)，而他們的航天飛機(jī)大多數(shù)是一次性的，也就是說用完就得造新的。而且航天飛機(jī)的載重量也有限，每次最多可將29.5噸有效載荷運(yùn)上近地軌道，10萬噸得運(yùn)多少次？所以他們很快就放棄了。

然而這對(duì)中國(guó)來說卻不是什么大問題。這些年來我國(guó)航天技術(shù)不斷進(jìn)步，已經(jīng)掌握長(zhǎng)征重型火箭技術(shù)，現(xiàn)在又有了組裝天宮空間站的經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)太空電站也不是問題。

第二步就是太陽能的收集問題。與地面不同，太空中太陽輻射會(huì)異常強(qiáng)烈，在地球上使用的太陽能板將不再適用。但這一點(diǎn)實(shí)際上也隨著空間站的建立解決了。我國(guó)在天和核心艙使用的太陽電池翼，其實(shí)就是擔(dān)當(dāng)了空間站“太空電站”的作用。這種電池翼體積小、展開面積大、功率質(zhì)量比高，完全可以應(yīng)用在逐日工程上。

至于地面能源接收，反而可能是最困難的問題。由于太空距離地球太遠(yuǎn)，不可能用傳統(tǒng)的接收方式。這就得將電能轉(zhuǎn)換為其他能量方式，如微波通過發(fā)射器發(fā)回地球，由地面接收器負(fù)責(zé)接收。這一點(diǎn)也在去年被解決，段寶巖院士的研究團(tuán)隊(duì)在2022年6月5日傳來消息：世界首個(gè)全鏈路全系統(tǒng)的空間太陽能電站地面驗(yàn)證系統(tǒng)順利通過專家組驗(yàn)收。

這意味著最后的接收問題也被解決。它突破并驗(yàn)證了高效率聚光與光電轉(zhuǎn)換、微波轉(zhuǎn)換、微波發(fā)射等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，逐日工程即將取得成功！據(jù)相關(guān)報(bào)社消息，我國(guó)將在2028年建成首個(gè)太空太陽能發(fā)電站，并在2035年實(shí)現(xiàn)部分用戶的使用。我們的太空“三峽”即將來臨。

“逐日工程”取得重磅成果，水平領(lǐng)先國(guó)際

2022年6月，由西安電子科技大學(xué)段寶巖院士帶領(lǐng)的“逐日工程”研究團(tuán)隊(duì)搭建的世界首個(gè)全鏈路全系統(tǒng)的空間太陽能電站地面驗(yàn)證系統(tǒng)順利通過專家組驗(yàn)收，比原定的技術(shù)路線節(jié)點(diǎn)提前了近三年。這一驗(yàn)證系統(tǒng)突破并驗(yàn)證了高效率聚光與光電轉(zhuǎn)換、微波轉(zhuǎn)換、微波發(fā)射與波形優(yōu)化、微波波束指向測(cè)量與控制、微波接收與整流、靈巧機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

2013年底，隨著一份題為《關(guān)于盡早啟動(dòng)我國(guó)太空發(fā)電站關(guān)鍵技術(shù)研究的建議》的院士聯(lián)名建議案獲得批復(fù)，中國(guó)空間太陽能電站研究開始步入發(fā)展快車道。2014年，工信部、發(fā)改委、科技部等16個(gè)部委組織了來自國(guó)內(nèi)的130余位專家開展了近一年的論證工作，論證組最終完成了《中國(guó)太空發(fā)電站發(fā)展規(guī)劃及關(guān)鍵技術(shù)體系規(guī)劃論證報(bào)告》，為我國(guó)開展太空發(fā)電站關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)決策提供了重要指引。

與此同時(shí)，西安電子科技大學(xué)段寶巖院士團(tuán)隊(duì)提出了歐米伽（OMEGA）空間太陽能電站設(shè)計(jì)方案。這一設(shè)計(jì)方案與美國(guó)的阿爾法（ALPHA）設(shè)計(jì)方案相比，具備三個(gè)優(yōu)勢(shì)：控制難度下降，散熱壓力減輕，功質(zhì)比（天上系統(tǒng)的單位質(zhì)量所產(chǎn)生的電）提高約24%。

2017年，國(guó)家成立空間太陽能電站推進(jìn)委員會(huì)。一年后，我國(guó)首個(gè)空間太陽能電站領(lǐng)域的省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“陜西省空間太陽能電站系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”在西電掛牌。2018年12月，在“空間太陽能電站系統(tǒng)項(xiàng)目”啟動(dòng)儀式暨高峰論壇上，西電空間太陽能電站研究項(xiàng)目被命名為“逐日工程”。在順利完成了理論研究計(jì)算、室內(nèi)傳能驗(yàn)證之后，段寶巖研究團(tuán)隊(duì)拉開了“逐日工程”空間太陽能電站的戶外地面驗(yàn)證挑戰(zhàn)序幕。

“逐日工程”空間太陽能電站地面驗(yàn)證系統(tǒng)在段寶巖院士示范帶動(dòng)下，經(jīng)過項(xiàng)目組幾十上百名師生精誠(chéng)協(xié)作，一點(diǎn)一滴搭建起來。在經(jīng)過了深入、細(xì)致的現(xiàn)場(chǎng)考察、咨詢交流等環(huán)節(jié)后，以吳一戎院士為組長(zhǎng)、包括另外三位院士在內(nèi)的九位專家組成的評(píng)價(jià)組一致認(rèn)為：該項(xiàng)目成果總體處于國(guó)際先進(jìn)水平，其中歐米伽光機(jī)電集成設(shè)計(jì)、55米傳輸距離的微波功率無線傳輸效率、微波波束收集效率、聚光與天線等高精度結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功質(zhì)比等主要技術(shù)指標(biāo)位居國(guó)際領(lǐng)先水平。該成果對(duì)我國(guó)下一代微波功率無線傳輸技術(shù)與空間太陽能電站理論與技術(shù)的發(fā)展具有支撐性、引領(lǐng)性，應(yīng)用前景十分廣闊。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在“逐日工程”項(xiàng)目組中，80后及90后科研人員占比已經(jīng)達(dá)到61%，他們?cè)诙鄠€(gè)子系統(tǒng)的磨合中，已經(jīng)逐漸成長(zhǎng)為理論功底與工程水平比翼齊飛的全能型人才。接下來，段寶巖院士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，在目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的一對(duì)一傳輸?shù)幕A(chǔ)上，又將投入到微波大功率無線傳輸一對(duì)多等方向的探索當(dāng)中。

“逐日”雄心勃勃，為生態(tài)地球而努力

近年來人類一直在尋找一種可持續(xù)的清潔能源，以替代污染嚴(yán)重的化石能源。在這一點(diǎn)上我們與西方國(guó)家不同，我們始終視綠水青山為金山銀山，因此越發(fā)重視對(duì)我們生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

如今在可控核聚變還未取得成功之時(shí)，我們已經(jīng)率先找到在太空建立太陽能電站的方法。這離不開相關(guān)科研人員的刻苦努力，更離不開這些年我國(guó)多年來對(duì)航天事業(yè)的投入。很多人以前不理解為何國(guó)家每年在航天上花費(fèi)巨大，可沒想到正是航天事業(yè)帶動(dòng)了科技發(fā)展。

太空電站的成功開發(fā)和部署，將對(duì)全球能源生產(chǎn)方式產(chǎn)生重大影響，甚至于這個(gè)項(xiàng)目的落地，可能改變世界的格局。還可以根本性的遏制如今普遍出現(xiàn)的能源枯竭和環(huán)境資源污染問題，它提供的太陽能是一種可靠和可持續(xù)的能源。

總的來說，太空電站的開發(fā)是一個(gè)復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性的過程，需要長(zhǎng)期的技術(shù)攻堅(jiān)和財(cái)政投資。然而，如果成功的話，它將徹底改變我們?cè)诘厍蛏仙a(chǎn)和使用能源的方式。我國(guó)計(jì)劃建造的太空電站是一個(gè)雄心勃勃的計(jì)劃，是未來地球人能夠看到的最有可能實(shí)現(xiàn)的太空發(fā)電站構(gòu)型。

原標(biāo)題：美國(guó)半途而廢，中國(guó)搶先建設(shè)！太空“三峽”工程或?qū)⒏淖兪澜绺窬?br type="_moz" />