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歷時(shí)十幾年、數(shù)十位院士專家建言獻(xiàn)策，中國(guó)首個(gè)空間太陽能電站實(shí)驗(yàn)基地，于近日正式開建！

據(jù)悉，“電站”地點(diǎn)位于重慶市璧山區(qū)，主要涉及空間太陽能發(fā)電站、空間信息網(wǎng)及無線微波傳能等技術(shù)的前期演示模擬和驗(yàn)證。

圖|相關(guān)項(xiàng)目效果圖（來源：璧山區(qū)委宣傳部）

簡(jiǎn)單來說，“電站”的主要功能是把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并用微波方式或激光方式，把電能送到地面。

動(dòng)圖|璧山“電站”效果圖（來源：資料圖）

具體來說，是通過在地球軌道上建立太陽能電站，去收集太陽能并以無線能量傳輸方式、持續(xù)向地面供電的發(fā)電系統(tǒng)。

其主要優(yōu)勢(shì)在于，晝夜、天氣、地區(qū)緯度等因素，都不會(huì)影響到空間太陽能電站。由于意義重大，國(guó)際上將此類項(xiàng)目稱為能源領(lǐng)域的“曼哈頓工程”。

圖|相關(guān)項(xiàng)目效果圖（來源：璧山區(qū)委宣傳部）

1968年，美國(guó)科學(xué)家和航空工程師彼得?格拉澤（Peter Glaser），希望借助“天對(duì)地”的供電來解決能源問題，由此提出了空間太陽能電站的概念，并申請(qǐng)到相關(guān)專利。但由于技術(shù)壁壘高、所需系統(tǒng)規(guī)模過大，至今尚無國(guó)家建造出完整“電站”。

圖|彼得?格拉澤（Peter Glaser）申請(qǐng)的相關(guān)專利（來源：維基百科）

而重慶璧山本次開建的“電站”實(shí)驗(yàn)基地項(xiàng)目，總投資約26億元，目前基地已獲得首期投資約1億元，投資額度之多足見決心之大。

基地內(nèi)包括33畝核心實(shí)驗(yàn)建設(shè)區(qū)，將建成實(shí)驗(yàn)科普綜合樓和試驗(yàn)平臺(tái)等。核心試驗(yàn)區(qū)約為106畝，包括升空試驗(yàn)場(chǎng)地、氣球平臺(tái)調(diào)試大廳等設(shè)施，將重點(diǎn)進(jìn)行空間太陽能發(fā)電站、無線微波傳能以及空間信息網(wǎng)等技術(shù)的前期演示模擬與驗(yàn)證。

另外還有167畝外圍隔離區(qū)面積，屆時(shí)這里將是科普教育中心，同時(shí)也將種植太空育種植物，以及推進(jìn)太空科普旅游。

圖|璧山空間太陽能電站實(shí)驗(yàn)基地效果圖（來源：資料圖）

建成后，璧山“電站”會(huì)成為中國(guó)第一個(gè)集試驗(yàn)、技術(shù)集成攻關(guān)、科學(xué)數(shù)據(jù)野外觀測(cè)及新產(chǎn)業(yè)培育為一體的大型綜合實(shí)驗(yàn)基地，將“改變傳統(tǒng)能源傳輸方式、破解能源供給難題”等產(chǎn)生重大意義。

（來源：資料圖）

據(jù)悉，“電站”隸屬于重慶無線能量傳輸及環(huán)境影響科學(xué)工程項(xiàng)目，于2018年正式啟動(dòng)，當(dāng)時(shí)重慶市璧山區(qū)人民政府、重慶大學(xué)、中國(guó)空間技術(shù)研究院西安分院、西安電子科技大學(xué)聯(lián)合簽署了相關(guān)合作協(xié)議，并由中國(guó)工程院院士、重慶大學(xué)通信與測(cè)控中心教授楊士中擔(dān)任項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人。

圖|楊士中（來源：資料圖）

談及未來計(jì)劃楊士中告訴媒體，前期會(huì)在“電站”進(jìn)行演示模擬與驗(yàn)證，從而給相關(guān)技術(shù)研究提供參考。

其中，2025年左右預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)中小規(guī)模平流層太陽能電站、以及并網(wǎng)發(fā)電，2025年之后計(jì)劃將進(jìn)行大規(guī)模空間太陽能電站的系統(tǒng)應(yīng)用工作。

他還表示：“空間太陽能電站的電能，主要通過無線方式進(jìn)行傳輸，通過微波，對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)、受災(zāi)地區(qū)等可進(jìn)行定向供電或移動(dòng)供電?！?/p>

圖|項(xiàng)目鳥瞰效果圖（來源：資料圖）

之所以選址重慶璧山，是因?yàn)閺淖匀粭l件來看，這里日照多、云霧陰雨少、無霜期長(zhǎng)、氣候濕潤(rùn)，基地周圍三面環(huán)山，能讓有關(guān)實(shí)驗(yàn)順利實(shí)施；

從行政條件來看，該基地在成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈中起著重要作用，璧山區(qū)政府也把“科技璧山創(chuàng)新璧山”作為該區(qū)的口號(hào)之一，此外該區(qū)位于重慶主城區(qū)西邊，因此這座位于渝西的基地，也必將和成都發(fā)生產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)。

圖|璧山區(qū)政府官網(wǎng)部分介紹（來源：璧山區(qū)政府官網(wǎng)）

中國(guó)空間太陽能電站從“跟跑”到“并跑”

楊士中曾表示，相比石油、天然氣等能源，太陽能是取之不盡、用之不竭的能源，具備高效、清潔、持久等特點(diǎn)。但由于大氣層衰減，此前國(guó)內(nèi)的地面太陽能電站可產(chǎn)生的電力有限。

而設(shè)想中的空間太陽能電站，距離地面高度將達(dá)到3.6萬公里，這能完美避開大氣層衰減影響，晴天雨天、白天夜晚都能全天候發(fā)電，還能大規(guī)模收集、轉(zhuǎn)化太陽能，“并以無線方式將電能穩(wěn)定傳輸?shù)降孛骐娋W(wǎng)”。

全國(guó)空間探測(cè)技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩此前告訴媒體：“（這時(shí)）太陽光線不會(huì)被大氣削弱，也不受季節(jié)、晝夜變化影響，99%的時(shí)間內(nèi)可穩(wěn)定接收太陽輻射，且其強(qiáng)度是地面的6倍以上?！?/p>

圖|龐之浩（來源：資料圖）

在新能源電動(dòng)汽車急速發(fā)展的當(dāng)下，空間太陽能電站對(duì)于普通車主也有好處，龐之浩表示：“（這意味著）電動(dòng)汽車或能隨時(shí)隨地充電，不再有‘?dāng)嗉Z’之憂。”未來的電動(dòng)汽車，或許再也不會(huì)因?yàn)殡姵貨]電而“趴窩”在路上。

要想達(dá)到上述設(shè)想，至少要克服五大難題：其一，只有研發(fā)出大運(yùn)力運(yùn)載火箭，太空才能收到空間電站建設(shè)所需要的材料；其二，只有實(shí)現(xiàn)相關(guān)太空制造技術(shù)，才能在太空中組裝空間電站；其三，要實(shí)現(xiàn)空間能量到地面的高效傳輸；其四，空間技術(shù)要達(dá)到相應(yīng)水平；其五，要兼顧空間電站帶來的環(huán)境影響。

動(dòng)圖|璧山“電站”效果圖（來源：資料圖）

而一旦建成，它會(huì)給傳統(tǒng)能源傳輸方式、破解能源供給難題帶來重大改變，延伸出的相關(guān)技術(shù)如空間太陽能應(yīng)用、無線通信等，還可實(shí)現(xiàn)軍民兩用。

中國(guó)科學(xué)院院士葛昌純?cè)谋硎荆骸翱臻g太陽能電站與可控核聚變電站被認(rèn)為是兩種最有可能的終極能源解決途徑?？煽睾司圩兡壳叭蕴幱诨A(chǔ)科學(xué)研究有待突破的階段，而空間太陽能電站不存在基礎(chǔ)科學(xué)問題，雖然工程規(guī)模巨大，但相關(guān)技術(shù)經(jīng)過持續(xù)研發(fā)是能夠在一定時(shí)間內(nèi)取得重要突破的?！?/p>

圖|葛昌純（來源：資料圖）

龐之浩也曾表示：“空間太陽能電站發(fā)展的核心應(yīng)用目標(biāo)，是為地面提供大規(guī)模商業(yè)化的電力供給。由于覆蓋面積廣、電力傳輸靈活，該技術(shù)能對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)、受災(zāi)地區(qū)以及重要設(shè)施等進(jìn)行定向或移動(dòng)供電，為改善電力能源結(jié)構(gòu)及供電方式提供創(chuàng)新方案，社會(huì)效益極高?！?/p>

近年來，新一輪航天裝備制造產(chǎn)業(yè)革命正在進(jìn)行中，相關(guān)制造產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈、價(jià)值鏈和創(chuàng)新鏈也呈現(xiàn)出多布局局面，多地區(qū)協(xié)同也能更好打通經(jīng)濟(jì)資源和人力資源，從而讓中國(guó)航天在全球航天競(jìng)爭(zhēng)中更好地發(fā)揮作用。另據(jù)悉，重慶和成都兩地也正在合作建設(shè)世界萬億級(jí)裝備制造產(chǎn)業(yè)集群。

據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)五院此前公開介紹，2008年起，空間太陽能電站研發(fā)工作開始被納入國(guó)家先期研究規(guī)劃。十幾年來，在空間太陽能電站方案的設(shè)計(jì)上，相關(guān)部門陸續(xù)提出了平臺(tái)非聚光型、二次對(duì)稱聚光型、多旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、和球型能量收集陣列等。與此同時(shí)，一些關(guān)鍵技術(shù)比如無線能量傳輸?shù)纫灿兴M(jìn)展。

動(dòng)圖|璧山“電站”效果圖（來源：資料圖）

可以說，在空間太陽能電站的研究上，中國(guó)已實(shí)現(xiàn)從“跟跑”到“并跑”，是推動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展的重要國(guó)際力量之一，在相關(guān)計(jì)劃的制定上，多位專家院士頗有遠(yuǎn)見且多次建言獻(xiàn)策。

2011年，中國(guó)空間技術(shù)的開創(chuàng)者之一、中科院院士王希季等多位院士，提出“發(fā)展空間太陽能電站從根本上解決能源和氣候變化危機(jī)的建議”。

2013年，中科院院士楊士中和工程院院士段寶巖，提出了“關(guān)于盡早啟動(dòng)太空發(fā)電站關(guān)鍵技術(shù)研究的建議”。

2014年5月，王希季等專家再次積極獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，在“空間太陽能電站發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)”的第499次香山科學(xué)會(huì)議上，參會(huì)專家深入討論后認(rèn)為，建設(shè)空間太陽能電站具有重大戰(zhàn)略意義，應(yīng)提升至國(guó)家層面進(jìn)行組織論證。彼時(shí)，中國(guó)能源學(xué)會(huì)也提出了“關(guān)于發(fā)展商用空間太陽能電站解決我國(guó)未來能源環(huán)境問題的建議”。

2014年，相關(guān)專家提出了如下發(fā)展路線建議：中期計(jì)劃于2030年左右建設(shè)兆瓦級(jí)“電”，力爭(zhēng)讓應(yīng)急供電成為現(xiàn)實(shí)；遠(yuǎn)期計(jì)劃于2050年之前具備建設(shè)百萬千瓦級(jí)商業(yè)化“電站”的能力，以滿足能源安全的戰(zhàn)略需求。

在科研力量上，中國(guó)幾十家科研院所和企業(yè)，正在攻關(guān)超大型空間結(jié)構(gòu)在軌裝配、空間超高壓發(fā)電輸電和高效無線能量傳輸?shù)戎匾夹g(shù)。

除本次璧山“電站”之外，2019年西安電子科技大學(xué)也已啟動(dòng)相關(guān)空間太陽能電站系統(tǒng)項(xiàng)目，項(xiàng)目名為“逐日工程”。

圖|2019年“逐日工程”啟動(dòng)（來源：資料圖）

對(duì)比國(guó)外，最近幾年美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室和諾斯羅普?格魯曼公司等機(jī)構(gòu)也在加快研發(fā)，關(guān)鍵技術(shù)的空間驗(yàn)證計(jì)劃于2025年之前開展；日本也提出了相關(guān)發(fā)展路線圖，設(shè)想在2050年之前建設(shè)商業(yè)“電站”；英國(guó)則于2020年公開委托兩家公司進(jìn)行評(píng)估，從而對(duì)“電站”研發(fā)策略進(jìn)行商定。

本次“電站”實(shí)驗(yàn)基地正式開建的消息一出，網(wǎng)上出現(xiàn)了“領(lǐng)先美俄！中國(guó)計(jì)劃將千噸發(fā)電站送上太空，可供人類10萬年用電？”的說法，對(duì)此一位業(yè)內(nèi)專家表示，現(xiàn)在還處于討論階段，也尚未最終建好，只能說這是領(lǐng)域內(nèi)的重要設(shè)施，不能說中國(guó)在相關(guān)技術(shù)上一定優(yōu)于其他國(guó)家。

圖|宇宙星球（來源：Pixabay）

該專家告訴DeepTech，在建設(shè)“電站”上可借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，其中日本在無線能量傳輸上，由于研究時(shí)間較長(zhǎng)，當(dāng)前在技術(shù)深度上優(yōu)于中國(guó)。而國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)，也正在和日本對(duì)應(yīng)部門進(jìn)行交流，但尚未建立合作。

并且重慶“電站”可能并非一旦建成、就能使用太空能源，但起碼會(huì)給無線能量傳輸領(lǐng)域的相關(guān)科研帶來一定幫助。

至于是否能讓太空中的宇航員用到這種電，理論上可給航天器供電，并有望讓航天器告別巨大的太陽能電池翼，從而降低自身輜重。但也得考慮是否存在相關(guān)場(chǎng)景需求，以及是否會(huì)帶來其他問題。

這位專家也提到，“電站”對(duì)無人月球探測(cè)也具備一定意義，即能作為未來月球探測(cè)月夜供電的一種方式。月球夜晚長(zhǎng)達(dá)14天，假如人類登上月球，夜間供電就會(huì)十分必要。屆時(shí)，如果儲(chǔ)存電能跟不上，“電站”的無線供電模式則能起到重要作用。