12月6日，在璧山舉行的空間太陽能電站技術(shù)暨第三屆重慶軍民深度融合產(chǎn)業(yè)發(fā)展交流會(huì)上，我國首個(gè)空間太陽能電站實(shí)驗(yàn)基地正式落戶璧山。

在太空建太陽能電站被認(rèn)為是能源領(lǐng)域的偉大變革。如何將龐大的空間太陽能電站組件運(yùn)到3.6萬公里的太空并完成組裝?位于璧山的空間太陽能電站實(shí)驗(yàn)基地將從哪些方面開展基礎(chǔ)研究?空間太陽能電站為什么被稱為能源領(lǐng)域的偉大變革?12月6日，重慶日報(bào)記者對參加此次交流會(huì)的部分專家進(jìn)行了專訪。

破解能源供給難題

空間太陽能電站發(fā)電量超地面幾十倍

重慶日報(bào)：為什么要到太空建太陽能電站，而且要選擇距地面3.6萬公里的地球同步軌道呢?

楊士中：太陽能雖取之不盡用之不竭，但在地面上的利用率并不高，因?yàn)樘柲茉诮?jīng)過地球大氣層時(shí)衰減很多。然而在太空中，太陽能卻非常充裕。比如，一平方米的光伏電池在西北地區(qū)中午太陽直射時(shí)約能產(chǎn)生0.4千瓦左右的電力，在多霧的地方頂多能達(dá)到0.1千瓦。但如果在脫離了對流層的太空中，卻能產(chǎn)生10-14千瓦的電力，比在地球上的利用率高得多。因此，要獲得大量的太陽能，最好是到太空去，在太空建太陽能電站。一旦能夠攻克空間太陽能發(fā)電技術(shù)，就有望逐步解決人類社會(huì)面臨的能源危機(jī)，獲得取之不盡用之不竭的可持續(xù)清潔能源。因此，空間太陽能電站被稱為“能源領(lǐng)域的偉大變革”。

目前的研究表明，空間太陽能電站的理想軌道應(yīng)選擇在地球上空3.6萬公里的地球同步軌道，由于相對于地面靜止、且距地球較近，控制和傳輸電能都相對方便很多，而且可以隨時(shí)傳輸。

攻克空間太陽能電站建設(shè)難關(guān)

開展材料運(yùn)送、太空制造、電能運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)研究

重慶日報(bào)：在3.6萬公里太空建電站，絕非易事。根據(jù)目前的研究，這個(gè)太空電站應(yīng)該如何修建呢?

楊士中：要建空間太陽能電站，有很多棘手問題要解決。比如建電站需要很多材料，這些材料如果通過火箭發(fā)射，成本很高。那么，我們能不能修個(gè)“天梯”，將所需的材料一一運(yùn)到太空中去，再用航空機(jī)器人在太空中完成組裝呢?這些都是目前我們研究的方向。

在太空中建立的空間發(fā)電站，其電能功率是相當(dāng)大的，要通過微波將如此大功率的電能傳輸?shù)降孛?，這個(gè)傳輸通道的技術(shù)性、安全性問題都需要經(jīng)過嚴(yán)格的論證。

包為民：要建太陽能電站，需要將數(shù)萬噸的空間太陽能電站模塊運(yùn)送到太空中。如果通過運(yùn)載火箭發(fā)射，一是火箭運(yùn)載能力不夠，二是組件結(jié)構(gòu)必須足夠強(qiáng)壯，才能經(jīng)受住火箭發(fā)射過程中的震動(dòng)和沖擊。但在真正進(jìn)入太空后，這樣強(qiáng)壯的結(jié)構(gòu)卻并不需要。因此，我們考慮能不能將空間太陽能電站的建造材料直接發(fā)射到太空中，在太空建立“太空工廠”，通過3D技術(shù)將所需的組件打印出來，再通過太空機(jī)器人進(jìn)行組裝呢?這也是目前的研究方向之一。

開展前期演示模擬與驗(yàn)證

為在太空建立太陽能電站打下基礎(chǔ)

重慶日報(bào)：建在璧山的空間太陽能電站實(shí)驗(yàn)基地將進(jìn)行哪些方面的科學(xué)研究，如何發(fā)揮作用呢?

楊士中：空間太陽能發(fā)電是一個(gè)宏偉的空間和地面工程，涉及到許多重要的技術(shù)領(lǐng)域，如空間運(yùn)輸、航天器設(shè)計(jì)、微波技術(shù)、激光技術(shù)、材料技術(shù)等，面臨著一系列問題。比如電站在太空姿態(tài)如何控制，在太空的安全如何保證，能量如何傳輸?shù)鹊?，每一步關(guān)鍵技術(shù)都需要有效、安全、可靠的模擬驗(yàn)證方案，在璧山的實(shí)驗(yàn)基地就將起到模擬驗(yàn)證和演示的作用。目前，我們在璧山的實(shí)驗(yàn)基地已完成一套高空系留錨定氦氣浮空平臺(tái)(系留氣球平臺(tái))的研制，可實(shí)現(xiàn)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，為未來中國真正在太空建立太陽能電站打下基礎(chǔ)。

段寶巖：空間太陽能電站需要多項(xiàng)技術(shù)突破，比如大型結(jié)構(gòu)空間的展開及裝配，大型空間聚光空間系統(tǒng)及控制，光電轉(zhuǎn)換效率等等。璧山實(shí)驗(yàn)基地的成立和運(yùn)行，將通過基礎(chǔ)研究帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域核心技術(shù)的發(fā)展，意義深遠(yuǎn)。

核心團(tuán)隊(duì)

璧山空間太陽能電站實(shí)驗(yàn)基地技術(shù)團(tuán)隊(duì)以重慶大學(xué)楊士中院士團(tuán)隊(duì)為主，聯(lián)合重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、西安電子科技大學(xué)段寶巖院士團(tuán)隊(duì)、中國空間技術(shù)研究院西安分院微波技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國航天科技集團(tuán)錢學(xué)森空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)室空間能源技術(shù)研究中心等單位共同組建。

楊士中團(tuán)隊(duì)率先發(fā)起微波輸能與空間太陽能電站領(lǐng)域攻關(guān)，已完成了一套具備高空系留錨定能力的氦氣浮空平臺(tái)及其微波輸能載荷的研制。

段寶巖團(tuán)隊(duì)主要從事電子機(jī)械、機(jī)電控制與自動(dòng)化、工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面的研究工作，將為空間太陽能電站實(shí)驗(yàn)基地氣球陣(即氦氣浮空平臺(tái))的繩索牽引與姿態(tài)控制提供保障。

中國空間技術(shù)研究院西安分院在衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸及處理、天線技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)、測控技術(shù)等領(lǐng)域技術(shù)水平處于世界先進(jìn)行列，中國空間技術(shù)研究院西安分院微波技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將為空間太陽能電站實(shí)驗(yàn)基地天線陣列的研制提供保障。

中國航天科技集團(tuán)錢學(xué)森實(shí)驗(yàn)室是我國空間太陽能電站規(guī)劃論證和總體技術(shù)研究的牽頭單位，建立了信息獲取與處理技術(shù)、微納光電技術(shù)、材料與機(jī)械技術(shù)、能量轉(zhuǎn)換技術(shù)、量子技術(shù)等專業(yè)技術(shù)，將為實(shí)驗(yàn)基地提供能量轉(zhuǎn)換、信息獲取等技術(shù)保障。