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歷時十幾年、數十位院士專家建言獻策，中國首個空間太陽能電站實驗基地，于近日正式開建！

據悉(xi)，“電(dian)站”地點位于重慶市璧山區，主要涉及(ji)空間(jian)(jian)太陽能發(fa)電(dian)站、空間(jian)(jian)信息網及(ji)無線微波傳能等技術的前(qian)期演示模擬和驗證。

圖|相關項目效果圖（來源：璧山區委宣傳部）

簡單來說，“電站”的主要功能(neng)是把太陽(yang)能(neng)轉化(hua)為電能(neng)，并用微波方式或(huo)激光方式，把電能(neng)送(song)到地面。

動圖|璧山“電站”效果圖（來(lai)源：資料圖）

具(ju)體(ti)來說，是(shi)通過在地球軌道上建立太(tai)陽能(neng)電(dian)站，去收集太(tai)陽能(neng)并以無線能(neng)量傳(chuan)輸方式、持(chi)續向地面(mian)供電(dian)的發電(dian)系統。

其主要優勢在(zai)于，晝夜、天氣、地區(qu)緯度等因素，都不會影響到空間太(tai)陽能(neng)電站。由于意義重大(da)，國際上將此類項目稱(cheng)為(wei)能(neng)源領域的“曼哈頓工程”。

圖|相(xiang)關項目效果(guo)圖（來源：璧山區(qu)委宣傳部）

1968年(nian)，美(mei)國(guo)科學家(jia)和航空工程(cheng)師(shi)彼得?格拉澤（Peter Glaser），希望(wang)借助“天對地”的供電來解決能源(yuan)問題(ti)，由(you)此提(ti)出了空間(jian)太陽能電站的概念(nian)，并申請到(dao)相關專利。但由(you)于技(ji)術壁壘(lei)高、所(suo)需系統(tong)規模過大，至今尚無國(guo)家(jia)建造出完整“電站”。

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

而(er)重慶璧山(shan)本次開建(jian)的“電站”實驗基地(di)項目，總投資(zi)約(yue)(yue)26億元，目前基地(di)已獲得首期(qi)投資(zi)約(yue)(yue)1億元，投資(zi)額(e)度(du)之多足見決(jue)心(xin)之大。

基地內包(bao)括(kuo)33畝核心實驗(yan)(yan)建設區，將建成實驗(yan)(yan)科普綜合樓(lou)和試(shi)驗(yan)(yan)平(ping)臺等(deng)(deng)。核心試(shi)驗(yan)(yan)區約為(wei)106畝，包(bao)括(kuo)升空試(shi)驗(yan)(yan)場地、氣(qi)球平(ping)臺調試(shi)大廳等(deng)(deng)設施，將重點進(jin)行空間(jian)太陽能發(fa)電站、無(wu)線微波傳(chuan)能以及空間(jian)信息網(wang)等(deng)(deng)技術的前期(qi)演示模擬與驗(yan)(yan)證(zheng)。

另(ling)外還有(you)167畝外圍隔離區面積，屆時這里將(jiang)是科(ke)普教育中心，同時也將(jiang)種植(zhi)太空育種植(zhi)物，以(yi)及推進太空科(ke)普旅游。

圖|璧山(shan)空間太陽能電(dian)站實驗基地(di)效果圖（來源：資料圖）

建成(cheng)后，璧山“電站”會成(cheng)為中國第(di)一個(ge)集(ji)試(shi)驗、技術集(ji)成(cheng)攻關、科學數據野外觀測及(ji)新產業培育為一體的大(da)型綜合(he)實驗基地，將“改變傳(chuan)統能(neng)源傳(chuan)輸(shu)方式、破解能(neng)源供給難題(ti)”等產生重大(da)意義。

（來源：資料圖）

據悉，“電站”隸屬于重(zhong)慶無線能(neng)量傳輸及環境影響科學(xue)工(gong)程項目，于2018年(nian)正式(shi)啟動，當時重(zhong)慶市璧山區人民政府(fu)、重(zhong)慶大學(xue)、中(zhong)國空間技術研究(jiu)院(yuan)(yuan)西安分(fen)院(yuan)(yuan)、西安電子科技大學(xue)聯合簽署(shu)了相關合作(zuo)協(xie)議，并(bing)由中(zhong)國工(gong)程院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士(shi)、重(zhong)慶大學(xue)通信與測控(kong)中(zhong)心(xin)教授(shou)楊士(shi)中(zhong)擔任項目技術負責(ze)人。

圖|楊士中(zhong)（來源：資料(liao)圖）

談及未來計劃楊士中告訴(su)媒(mei)體(ti)，前期(qi)會(hui)在“電站”進行演示模擬與驗證(zheng)，從而(er)給相關技術(shu)研(yan)究提供(gong)參考。

其中，2025年(nian)左右預計(ji)實(shi)現(xian)中小規(gui)(gui)模(mo)平流層太陽(yang)能電站(zhan)、以及并網發(fa)電，2025年(nian)之后(hou)計(ji)劃將進行大規(gui)(gui)模(mo)空間太陽(yang)能電站(zhan)的系統應(ying)用工(gong)作。

他還表示(shi)：“空間太陽能(neng)電(dian)站(zhan)的電(dian)能(neng)，主要通過(guo)無線方式進行傳輸，通過(guo)微波，對(dui)偏遠地(di)(di)區(qu)、受災地(di)(di)區(qu)等可進行定(ding)向供電(dian)或移動供電(dian)。”

圖(tu)|項目鳥(niao)瞰效果圖(tu)（來(lai)源：資料圖(tu)）

之所以選(xuan)址(zhi)重慶璧山，是因為(wei)從自(zi)然條件來看，這里日照多(duo)、云霧(wu)陰雨少、無霜期長、氣候(hou)濕潤，基(ji)地周(zhou)圍三面環山，能讓有(you)關實驗順利實施；

從行政(zheng)條件(jian)來看，該(gai)(gai)基(ji)地在成(cheng)渝地區(qu)雙城經濟(ji)圈中起著重要作用，璧山區(qu)政(zheng)府也把(ba)“科技璧山創新(xin)璧山”作為該(gai)(gai)區(qu)的口號之一(yi)，此外該(gai)(gai)區(qu)位于重慶主城區(qu)西邊，因此這座(zuo)位于渝西的基(ji)地，也必將和成(cheng)都(dou)發生產業聯動(dong)。

圖(tu)|璧山(shan)(shan)區(qu)政(zheng)府官網部分介紹（來源(yuan)：璧山(shan)(shan)區(qu)政(zheng)府官網）

中國(guo)空間太陽能電(dian)站從(cong)“跟跑”到(dao)“并跑”

楊士中(zhong)曾表示(shi)，相比(bi)石油(you)、天然氣(qi)等能源(yuan)，太(tai)陽能是(shi)取之(zhi)不盡、用(yong)之(zhi)不竭的能源(yuan)，具備高效、清潔(jie)、持久等特點。但由于大(da)氣(qi)層衰減，此(ci)前(qian)國內(nei)的地面太(tai)陽能電(dian)站可(ke)產生的電(dian)力有限。

而設想(xiang)中的(de)空間太陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)站，距離地面高度將達到3.6萬(wan)公里，這(zhe)能(neng)(neng)完(wan)美(mei)避開大(da)氣層衰減影(ying)響(xiang)，晴(qing)天(tian)雨天(tian)、白天(tian)夜晚都能(neng)(neng)全天(tian)候發電(dian)，還能(neng)(neng)大(da)規(gui)模收集、轉化(hua)太陽(yang)能(neng)(neng)，“并以無線方式(shi)將電(dian)能(neng)(neng)穩定傳輸到地面電(dian)網”。

全國空間探(tan)測技術首席(xi)科學(xue)傳播專家(jia)龐之浩此前(qian)告訴媒體(ti)：“（這時(shi)）太(tai)陽(yang)光線(xian)不(bu)會被大氣削弱，也不(bu)受季節(jie)、晝夜變化(hua)影響，99%的時(shi)間內可(ke)穩定接收(shou)太(tai)陽(yang)輻(fu)射，且其(qi)強度是地面的6倍以(yi)上。”

圖(tu)|龐(pang)之(zhi)浩（來(lai)源：資料(liao)圖(tu)）

在(zai)新能(neng)源電(dian)動汽(qi)(qi)車(che)急速發展的當下，空(kong)間太陽(yang)能(neng)電(dian)站對于普通車(che)主也有好處，龐之浩表(biao)示：“（這意(yi)味著）電(dian)動汽(qi)(qi)車(che)或能(neng)隨(sui)時隨(sui)地充電(dian)，不再有‘斷(duan)糧’之憂。”未來的電(dian)動汽(qi)(qi)車(che)，或許再也不會因為電(dian)池(chi)沒電(dian)而(er)“趴窩”在(zai)路上(shang)。

要(yao)想(xiang)達到(dao)上述設想(xiang)，至少要(yao)克服五(wu)大(da)難題：其(qi)一，只有(you)研發出大(da)運力運載火箭，太空(kong)才能收到(dao)空(kong)間(jian)電站建設所需要(yao)的(de)(de)材(cai)料(liao)；其(qi)二，只有(you)實現相關(guan)太空(kong)制造技術，才能在太空(kong)中組裝空(kong)間(jian)電站；其(qi)三，要(yao)實現空(kong)間(jian)能量到(dao)地面的(de)(de)高效傳輸；其(qi)四，空(kong)間(jian)技術要(yao)達到(dao)相應(ying)水平；其(qi)五(wu)，要(yao)兼顧空(kong)間(jian)電站帶來(lai)的(de)(de)環境影響。

動圖|璧山(shan)“電站”效果(guo)圖（來源：資料圖）

而一旦建成，它會給(gei)傳(chuan)統能(neng)源傳(chuan)輸方(fang)式、破解(jie)能(neng)源供(gong)給(gei)難(nan)題帶來重(zhong)大改變，延伸(shen)出(chu)的相關技術如空間太陽(yang)能(neng)應(ying)用(yong)、無線通信等，還可(ke)實現軍民兩用(yong)。

中(zhong)國(guo)科(ke)(ke)學院院士葛昌純曾撰文表(biao)示：“空間太陽能(neng)電(dian)站(zhan)(zhan)與可(ke)控核聚(ju)變(bian)電(dian)站(zhan)(zhan)被認為是兩種最有可(ke)能(neng)的(de)終極(ji)能(neng)源解決途徑。可(ke)控核聚(ju)變(bian)目(mu)前仍處于(yu)基(ji)礎科(ke)(ke)學研究有待突破的(de)階段，而空間太陽能(neng)電(dian)站(zhan)(zhan)不存在基(ji)礎科(ke)(ke)學問(wen)題，雖然工程規模巨(ju)大，但相關技(ji)術經過持(chi)續研發(fa)是能(neng)夠在一(yi)定時(shi)間內取(qu)得(de)重要突破的(de)。”

圖|葛昌純（來源：資料圖）

龐之浩(hao)也曾表示：“空(kong)間太陽(yang)能(neng)電站發展(zhan)的核心應用目標，是為(wei)地面提供(gong)大規模商業化的電力(li)(li)供(gong)給。由于(yu)覆蓋面積廣(guang)、電力(li)(li)傳輸靈(ling)活，該技(ji)術能(neng)對偏遠地區、受(shou)災地區以及重要(yao)設施等(deng)進(jin)行定向或移動供(gong)電，為(wei)改善電力(li)(li)能(neng)源結構及供(gong)電方式提供(gong)創新(xin)方案，社會效益極高。”

近(jin)年(nian)來，新一輪航(hang)天(tian)裝(zhuang)備制(zhi)造(zao)(zao)產業革(ge)命正在進(jin)行(xing)中，相關制(zhi)造(zao)(zao)產業鏈(lian)(lian)、供應鏈(lian)(lian)、價值鏈(lian)(lian)和(he)創(chuang)新鏈(lian)(lian)也(ye)呈(cheng)現出多布(bu)局局面，多地區(qu)協同也(ye)能(neng)更好(hao)打通(tong)經濟資源和(he)人力資源，從(cong)而讓中國航(hang)天(tian)在全(quan)球航(hang)天(tian)競爭中更好(hao)地發揮作(zuo)用。另據(ju)悉，重(zhong)慶(qing)和(he)成都兩地也(ye)正在合作(zuo)建設世界萬億級裝(zhuang)備制(zhi)造(zao)(zao)產業集群。

據中(zhong)國(guo)航天(tian)科(ke)技集團五(wu)院(yuan)此前(qian)公(gong)開(kai)介紹，2008年起，空間太(tai)陽能(neng)電(dian)站研發(fa)工作開(kai)始被納入國(guo)家先(xian)期研究規(gui)劃。十幾年來，在空間太(tai)陽能(neng)電(dian)站方(fang)案的設計(ji)上，相關(guan)(guan)部門陸續提(ti)出了平臺非聚光型(xing)、二次對稱(cheng)聚光型(xing)、多旋轉關(guan)(guan)節、和球型(xing)能(neng)量(liang)收集陣(zhen)列等(deng)。與此同(tong)時，一些關(guan)(guan)鍵技術(shu)比如無線能(neng)量(liang)傳輸等(deng)也有所進展。

動圖|璧山“電(dian)站”效果圖（來源：資(zi)料圖）

可以說(shuo)，在(zai)空間太陽能(neng)電站的研究上，中國已實現從“跟(gen)跑”到“并跑”，是推(tui)動領域內發展的重要國際力量之一，在(zai)相(xiang)關計(ji)劃的制(zhi)定上，多位專家院(yuan)士頗有遠(yuan)見(jian)且(qie)多次建(jian)言獻策。

2011年，中國空(kong)間技(ji)術的(de)開創(chuang)者(zhe)之(zhi)一、中科院院士(shi)(shi)王(wang)希季等多位院士(shi)(shi)，提(ti)出“發展空(kong)間太陽能(neng)(neng)電站從根本上解決(jue)能(neng)(neng)源和氣候變化危機(ji)的(de)建議”。

2013年，中(zhong)科院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士楊士中(zhong)和(he)工程院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士段寶巖，提出了“關于(yu)盡早啟(qi)動太空發電(dian)站關鍵(jian)技術研(yan)究的建議”。

2014年5月，王希季等(deng)專家(jia)再(zai)次(ci)(ci)積極獻計獻策，在“空間太陽(yang)(yang)能(neng)電站發(fa)展(zhan)的(de)機遇與挑戰”的(de)第499次(ci)(ci)香山科學會(hui)議上，參(can)會(hui)專家(jia)深入討論(lun)后認(ren)為，建設空間太陽(yang)(yang)能(neng)電站具有(you)重大(da)戰略意(yi)義(yi)，應(ying)提升至國家(jia)層(ceng)面進(jin)行組(zu)織論(lun)證。彼時，中國能(neng)源學會(hui)也提出了“關于(yu)發(fa)展(zhan)商用空間太陽(yang)(yang)能(neng)電站解決我國未來能(neng)源環境問題的(de)建議”。

2014年，相關專家(jia)提出了如下發展路(lu)線建(jian)(jian)議(yi)：中期計劃于(yu)(yu)2030年左右建(jian)(jian)設兆瓦(wa)級(ji)“電(dian)”，力(li)爭讓應急供電(dian)成為現實；遠(yuan)期計劃于(yu)(yu)2050年之(zhi)前具備建(jian)(jian)設百萬千瓦(wa)級(ji)商業化“電(dian)站”的能力(li)，以滿足能源(yuan)安(an)全的戰略需求。

在科研力量(liang)上(shang)，中國幾十(shi)家(jia)科研院所和(he)企業，正在攻關超(chao)大型空間結構在軌裝配、空間超(chao)高壓發電輸電和(he)高效無線能量(liang)傳(chuan)輸等重(zhong)要技術。

除本(ben)次璧山(shan)“電(dian)站(zhan)”之外，2019年西安電(dian)子(zi)科技大學也已啟動相關空(kong)間(jian)太陽能電(dian)站(zhan)系統項目，項目名為“逐日工(gong)程”。

圖|2019年“逐日工程”啟動（來(lai)源：資(zi)料圖）

對比國(guo)外，最近幾(ji)年(nian)(nian)美(mei)國(guo)空軍研究(jiu)實驗(yan)室和(he)諾斯羅普?格魯(lu)曼公司等機構(gou)也在(zai)加快研發，關(guan)鍵技(ji)術(shu)的空間驗(yan)證計(ji)劃(hua)于(yu)2025年(nian)(nian)之前開展；日(ri)本也提出了(le)相關(guan)發展路線圖，設想在(zai)2050年(nian)(nian)之前建設商業“電(dian)站(zhan)”；英國(guo)則于(yu)2020年(nian)(nian)公開委托兩家公司進行評估，從而對“電(dian)站(zhan)”研發策略(lve)進行商定。

本次“電站”實驗基(ji)地正式(shi)開建的消息(xi)一出，網上(shang)出現(xian)了“領(ling)先美俄！中國(guo)計劃(hua)將千噸發(fa)電站送上(shang)太(tai)空，可(ke)供人類10萬年(nian)用電？”的說法，對(dui)此一位(wei)業內(nei)專家表示，現(xian)在還處于(yu)討論(lun)階段，也(ye)尚未(wei)最終建好(hao)，只能說這是領(ling)域內(nei)的重要設(she)施(shi)，不(bu)能說中國(guo)在相關技術上(shang)一定優(you)于(yu)其他國(guo)家。

圖|宇宙(zhou)星球(qiu)（來(lai)源：Pixabay）

該專家告訴(su)DeepTech，在建設“電站”上(shang)可(ke)借鑒國外經驗(yan)，其中日本在無線能量傳輸上(shang)，由于(yu)研究時間較長(chang)，當前在技術(shu)深度(du)上(shang)優(you)于(yu)中國。而國內相關機構(gou)，也正在和(he)日本對(dui)應部門進行交(jiao)流，但尚未建立合作(zuo)。

并且(qie)重慶(qing)“電站”可(ke)能(neng)并非一旦建成、就能(neng)使用太空能(neng)源，但起碼會(hui)給無線(xian)能(neng)量傳輸領域的相(xiang)關科研帶來一定幫助。

至于是否(fou)能讓太空中的(de)宇(yu)航(hang)(hang)員用到這(zhe)種電，理論上(shang)可(ke)給航(hang)(hang)天器供電，并有望讓航(hang)(hang)天器告別巨大的(de)太陽能電池翼，從而降低(di)自身輜重。但(dan)也得考慮是否(fou)存在相關場景需(xu)求，以及是否(fou)會帶來其他問題。

這位專(zhuan)家也(ye)提(ti)到(dao)(dao)，“電(dian)站”對(dui)無人(ren)月球探測也(ye)具備一定意(yi)義，即能(neng)作(zuo)為未來(lai)月球探測月夜供(gong)電(dian)的一種(zhong)方式。月球夜晚長達(da)14天，假(jia)如人(ren)類登上月球，夜間供(gong)電(dian)就會十分必要。屆(jie)時(shi)，如果儲存電(dian)能(neng)跟(gen)不上，“電(dian)站”的無線(xian)供(gong)電(dian)模式則能(neng)起到(dao)(dao)重要作(zuo)用。