西安電子科技大學(xué)段寶巖院士團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜的"逐日工程"近期發(fā)布新進(jìn)展，突破了空間太陽(yáng)能電站與微波無(wú)線(xiàn)傳能多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，在百米級(jí)距離實(shí)現(xiàn)千瓦功率輸出，并完成一對(duì)多動(dòng)目標(biāo)微波無(wú)線(xiàn)傳能地面驗(yàn)證。

"逐日工程"的核心測(cè)試場(chǎng)地位于西安電子科技大學(xué)南校區(qū)，設(shè)有一座75米高的巨型鋼結(jié)構(gòu)支撐塔?？臻g太陽(yáng)能電站的基本原理是將大面積光伏電池板部署于太空中，利用無(wú)大氣遮擋、無(wú)晝夜更替的環(huán)境持續(xù)采集太陽(yáng)能。西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院副教授樊冠恒表示，地面太陽(yáng)能受地理位置和天氣影響，能流密度約為200至300瓦每平方米，而地球同步軌道的能流密度可達(dá)約1360瓦每平方米。

電能傳輸采用微波無(wú)線(xiàn)傳能方案，分為三個(gè)步驟：聚光鏡將陽(yáng)光反射至光伏電池陣，光能轉(zhuǎn)化為直流電;直流電轉(zhuǎn)換為微波，通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)向遠(yuǎn)端傳輸;接收天線(xiàn)捕獲微波波束，經(jīng)整流裝置還原為直流電供設(shè)備使用。

"逐日工程"于2022年完成全球首個(gè)全鏈路、全系統(tǒng)的空間太陽(yáng)能電站地面驗(yàn)證系統(tǒng)。本次升級(jí)將目標(biāo)從"一對(duì)一"輸電提升至"一對(duì)多"動(dòng)目標(biāo)傳能，即同一套發(fā)射系統(tǒng)可同時(shí)向多個(gè)移動(dòng)設(shè)備供電。團(tuán)隊(duì)為此開(kāi)發(fā)了基于反向波束導(dǎo)引的高精度波束精確閉環(huán)控制系統(tǒng)，發(fā)射天線(xiàn)可實(shí)時(shí)捕獲接收天線(xiàn)的導(dǎo)引信號(hào)，解算其位置和角度姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)波束精確跟蹤。關(guān)鍵器件方面，團(tuán)隊(duì)采用氮化鎵二極管等新型器件，提高系統(tǒng)承受大功率波動(dòng)的能力。

戶(hù)外測(cè)試結(jié)果顯示，新系統(tǒng)在百米級(jí)距離上實(shí)現(xiàn)1180瓦電能輸出，直流到直流傳輸效率從早期約15%提升至20.8%，波束收集效率達(dá)88.0%。

從地面驗(yàn)證到太空應(yīng)用，團(tuán)隊(duì)仍需解決多項(xiàng)問(wèn)題。樊冠恒介紹，團(tuán)隊(duì)已提出"分布式歐米伽"空間太陽(yáng)能電站設(shè)計(jì)方案，將電站拆分為若干小模塊，通過(guò)編隊(duì)協(xié)同完成發(fā)電和傳能任務(wù)。錢(qián)思浩表示，下一步需解決器件的空間環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題，包括太空輻照、高低溫條件下的熱管理，以及收發(fā)天線(xiàn)的展收設(shè)計(jì)等。

團(tuán)隊(duì)制定了"兩大步三小步"發(fā)展戰(zhàn)略：2030年建成兆瓦級(jí)電站，2050年建成吉瓦級(jí)電站。下一步將開(kāi)展空間在軌階段的無(wú)線(xiàn)微波能量傳輸，進(jìn)一步提升遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)輸電效率，并實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星高速在軌運(yùn)行狀態(tài)下的超高精度波束指向控制。