100年来，人们一向胡想着将年夜量的太阳能电池板送入太空，并将能量发射到地球上。与地面上的间歇性可再生能源分歧，这些轨道面板将始终洗澡在敞亮的阳光下，并有可能供给延续的电力供给。现在，世界航天科技强国正在这一范畴睁开剧烈竞争。空前光伏，从此刻最先，从胡想酿成了实际。

在用在电力传输低轨道尝试（MAPLE）的天基微波阵列内部；来历：美国加州理工学院

01

要害的一步

所谓空天光伏，就是将光伏电站扶植在太空当中。

太阳能的首要限制身分是间歇性，这意味着它只能在足够的阳光可用时搜集电力。为领会决这个问题，科学家们花了几十年的时候研究天基太阳能（SBSP），此中轨道上的卫星将一年365天，天天24小时地不中断地搜集电力。

三个多月前，赶碳号曾对此深切报导 《光伏已上天！航天强国间的太空光伏比赛！我国已启动每日步履！》。

本年1月3日，在我们头顶约525千米的太阳同步轨道上，最先呈现了一颗名为 太空太阳能演示者一号 （简称SSPD-1）的小型尝试卫星。它由加州理工学院的一个团队设计和建造，由加州房地产开辟商唐纳德 布伦（Donald Bren）的捐钱帮助，并在本年1月3日与其他113个小型有用载荷一路，在SpaceX Falcon 9火箭上发射升空。

现在，依然是美国加州理工学院，成功实现了从太空中向地球传输光伏电力，从而向空天光伏的利用再进一步：比来，加州理工学院空间太阳能项目（SSPP）的研究人员完成了利用微波阵列进行电力传输低轨道尝试（MAPLE）的初次成功的无线电力传输。

SSPP 开创在2011 年，那时加州理工学院董事会的毕生成员 Donald Bren 与加州理工学院那时的校长 Jean-Lou Chameau配合建立了该研究项目。

布伦和他的老婆（也是加州理工学院的受托人）赞成捐赠总计1亿美元帮助该项目，而诺斯罗普 格鲁曼公司则额外供给了 1250 万美元。由此，SSPD-1才得以在1 月3 日在 SpaceX 猎鹰 9 号上发射升空，并由 Vigoride 航天器（由航空航天公司 Momentus 供给）摆设。

美国加州理工学院的太空太阳能演示器已在本年1月3日成功发射

利用轻型布局在太空中进行无线电力传输的演示，是朝着太空太阳能和全球规模内普遍利用它迈出的主要一步。

例如，太阳能电池板已在太空顶用在为国际空间站供电，但要发射和摆设足够年夜的空间阵列为地球供给电力，SSPP 必需设计和制造超轻、便宜和矫捷的太阳能能量传输系统。

每一个SSPP单位重约50 千克（110 磅），与凡是重量在10到100 千克之间的微型卫星相当。每一个单位折叠成体积约1立方的包裹，睁开后，其直径约为50 米的正方形物体，一侧是太阳能电池，另外一侧是无线电力发射器。

项目负责人说： 经由过程我们迄今为止进行的尝试，它可以成功地将能量传输到太空领受器上。我们还可以或许对光伏阵列进行编程，将其能量导向地球，这是我们在加州理工学院检测到的。

该演示器没有移动装配，他们依托切确的时候节制元件和电磁波的相关叠加，来确保光束能量达到预期方针。

MAPLE 还包罗一个小窗口，阵列可以经由过程该窗口发射能量，该能量由加州理工学院戈登和贝蒂摩尔工程尝试室的领受器检测到。

02

我国的每日步履

据《人平易近日报》报导，2019年1月9日，定名为 每日工程 的空间太阳能电站系统项目在西安电子科技年夜学正式启动。

空间太阳能电站可将在太空中搜集的太阳能转换为电能，再以无线能量体例传回地面，最后转换成直流电送入通俗电网，年夜年夜提高太阳能操纵率。

权势巨子媒体如许界说：这是构开国家级高程度科研平台、成长计谋性新兴财产的重年夜研发项目。

每日工程 空间太阳能电站地面验证系统位在西电南校区，其支持塔为75m高的钢布局。

验证系统首要包罗五年夜子系统：欧米伽聚光与光电转换、电力传输与治理、射频发射天线、领受与整流天线、节制与丈量。

其工作道理，起首是按照太阳高度角肯定聚光镜需要倾斜的角度，在领受到聚光镜反射的太阳光后，位在聚光镜中间的光伏电池阵，金年会将其转化为直流电能。随后，经由过程电源治理模块，四个聚光系统转换获得的电能会聚到中心发射天线，颠末振荡器和放年夜器等模块，电能被进一步转化为微波，操纵无线传输的情势发射到领受天线。最后，领受天线将微波整流再次转换成直流电，供给负载。

早在2014年，每日步履项目负责人段宝岩院士提出了一种 基在球面线聚焦道理的聚光方案 OMEGA立异空间太阳能电站方案 。这个方案相较美国最新的ALPHA方案，在系统质量不异的环境下，发电能力可提高24%，已作为我国将来扶植空间太阳能电站的备选方案。

与地面太阳能比拟，太空太阳能具有照耀时候长、操纵效力高、能流密度年夜、延续不变、不受日夜和蔼候影响等长处。

假如在地球静止轨道上摆设一条宽度为1000米的太阳能光伏电池阵环带，假定其转换效力为100%，那末它在一年中领受到的太阳辐射通量，约等在今朝地球上已知可开采石油储量所包括的能量总和。

段宝岩，中国工程院院士，西安电子科技年夜学传授，国度973首席科学家，全国天线财产同盟主席，曾主持国度九年夜科技根本举措措施之一 500米口径球面射电千里镜（FAST）的整体设计，兼任钱学森空间手艺尝试室 空间太阳能电站范畴首席科学家 。

赶碳号留意到，客岁6月5日，该团队的世界首个全链路全系统的空间太阳能电站地面验证系统顺遂经由过程专家组验收。这一验证系统冲破并验证了高效力聚光与光电转换、微波转换、微波发射与波形优化、微波波束指向丈量与节制、微波领受与整流、工致机械布局设计等多项要害手艺。

END

原文题目:要害一步！科学家初次将空天光伏发电，从太空发射到地球！