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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，“電(dian)站”地點位于重慶市璧山區，主要(yao)涉及(ji)空間(jian)太(tai)陽能發電(dian)站、空間(jian)信息網(wang)及(ji)無線微波傳能等技(ji)術(shu)的(de)前期演示模擬和(he)驗證。

圖|相關項目效果圖（來源：璧山區委宣傳部）

簡單來說(shuo)，“電站(zhan)”的主(zhu)要功(gong)能是把太陽能轉化為電能，并用微波方式或激光方式，把電能送到(dao)地面。

動圖(tu)(tu)|璧(bi)山“電站”效果(guo)圖(tu)(tu)（來源(yuan)：資料圖(tu)(tu)）

具體來(lai)說，是通(tong)過在(zai)地(di)球軌道上建立(li)太陽(yang)能電站，去(qu)收集太陽(yang)能并(bing)以無線(xian)能量傳輸方式、持(chi)續向地(di)面供電的發電系(xi)統(tong)。

其(qi)主要優勢在于(yu)，晝夜、天氣、地區緯度等因素，都不會影響到空間太陽能(neng)電站。由(you)于(yu)意義(yi)重大，國際(ji)上將此類項目稱為能(neng)源(yuan)領域的“曼哈頓工(gong)程”。

圖|相關項目(mu)效果(guo)圖（來源：璧山區委宣傳部）

1968年，美國科學家和航空(kong)工(gong)程師(shi)彼得?格拉(la)澤（Peter Glaser），希望借助(zhu)“天對地”的供電(dian)來解決能(neng)源問題，由此(ci)提出了空(kong)間太陽(yang)能(neng)電(dian)站的概念，并申請到相關專利。但由于(yu)技術壁壘(lei)高、所需(xu)系統規(gui)模過(guo)大，至(zhi)今尚無國家建造出完整“電(dian)站”。

圖|彼得?格(ge)拉澤（Peter Glaser）申請的(de)相(xiang)關專(zhuan)利（來源：維(wei)基百科）

而重(zhong)慶璧山(shan)本次開建的“電站”實驗基地(di)項目，總(zong)投資(zi)約(yue)26億(yi)元，目前基地(di)已獲得首期投資(zi)約(yue)1億(yi)元，投資(zi)額(e)度之(zhi)多足見決心之(zhi)大。

基地內(nei)包(bao)括33畝核心實(shi)驗建(jian)(jian)設區，將(jiang)建(jian)(jian)成實(shi)驗科(ke)普綜合樓和試(shi)(shi)驗平臺(tai)等。核心試(shi)(shi)驗區約為106畝，包(bao)括升空試(shi)(shi)驗場地、氣球平臺(tai)調試(shi)(shi)大廳等設施，將(jiang)重(zhong)點進行空間太陽能(neng)發電站、無(wu)線微波傳能(neng)以(yi)及(ji)空間信息網(wang)等技術的前期演示模擬與(yu)驗證(zheng)。

另(ling)外還有167畝(mu)外圍隔離區面積，屆時(shi)這里將(jiang)(jiang)是科(ke)(ke)普(pu)教育中(zhong)心，同時(shi)也將(jiang)(jiang)種(zhong)植(zhi)太空(kong)育種(zhong)植(zhi)物，以及推進太空(kong)科(ke)(ke)普(pu)旅游。

圖|璧山空間太(tai)陽能電站(zhan)實(shi)驗基地(di)效果圖（來源：資(zi)料圖）

建成后，璧山“電站”會成為中國第一(yi)(yi)個集(ji)試驗、技(ji)術(shu)集(ji)成攻關、科學數據(ju)野外觀測及新產(chan)業培(pei)育為一(yi)(yi)體的大型綜合實(shi)驗基地，將“改變(bian)傳統能源(yuan)傳輸方式(shi)、破解能源(yuan)供給(gei)難題”等(deng)產(chan)生重大意義。

（來源：資料圖）

據悉，“電站(zhan)”隸屬于重(zhong)慶無線能量傳輸及環境影響(xiang)科學工程(cheng)項(xiang)目，于2018年正式(shi)啟動，當時(shi)重(zhong)慶市璧山區人民政府、重(zhong)慶大學、中(zhong)國(guo)空(kong)間技(ji)(ji)術研究(jiu)院(yuan)西安(an)分院(yuan)、西安(an)電子科技(ji)(ji)大學聯合簽署了相關合作協(xie)議，并由中(zhong)國(guo)工程(cheng)院(yuan)院(yuan)士、重(zhong)慶大學通(tong)信(xin)與測控(kong)中(zhong)心教授楊(yang)士中(zhong)擔任項(xiang)目技(ji)(ji)術負責(ze)人。

圖|楊士中（來源：資料圖）

談及未來計劃楊士中(zhong)告訴媒體，前期會在“電站”進(jin)行演示(shi)模擬(ni)與驗(yan)證，從而(er)給相(xiang)關(guan)技(ji)術研究(jiu)提供參考。

其中，2025年(nian)左右(you)預(yu)計(ji)實現中小(xiao)規模平流層太陽能電站(zhan)、以及(ji)并網發電，2025年(nian)之后計(ji)劃(hua)將進(jin)行大(da)規模空間太陽能電站(zhan)的系統應用工作(zuo)。

他(ta)還表示：“空間(jian)太陽(yang)能電(dian)站的電(dian)能，主要通過無線(xian)方式(shi)進(jin)行(xing)傳(chuan)輸，通過微波，對偏遠地區、受災地區等可進(jin)行(xing)定向供電(dian)或(huo)移(yi)動供電(dian)。”

圖|項(xiang)目鳥瞰(kan)效果圖（來源：資料圖）

之所以選址重(zhong)慶璧(bi)山，是因為從自然條件來(lai)看，這里(li)日照多(duo)、云霧陰(yin)雨少、無(wu)霜期(qi)長、氣候濕潤(run)，基地周圍三面環山，能讓有關(guan)實驗順利實施；

從(cong)行政(zheng)條(tiao)件(jian)來看，該(gai)基(ji)地在成(cheng)渝(yu)地區(qu)雙城經濟(ji)圈中(zhong)起(qi)著重要作用，璧山區(qu)政(zheng)府(fu)也(ye)把(ba)“科技璧山創(chuang)新璧山”作為該(gai)區(qu)的(de)口(kou)號之一，此(ci)外該(gai)區(qu)位于重慶主(zhu)城區(qu)西邊，因此(ci)這(zhe)座位于渝(yu)西的(de)基(ji)地，也(ye)必(bi)將和成(cheng)都發生(sheng)產業聯動。

圖|璧(bi)山(shan)區政府(fu)官(guan)網部(bu)分介紹(shao)（來源：璧(bi)山(shan)區政府(fu)官(guan)網）

中(zhong)國空間(jian)太陽能電站從“跟跑”到(dao)“并(bing)跑”

楊士中曾表示(shi)，相比(bi)石油、天然氣等(deng)能(neng)源，太陽(yang)能(neng)是取之(zhi)不盡、用之(zhi)不竭的(de)(de)能(neng)源，具(ju)備(bei)高(gao)效、清潔、持久(jiu)等(deng)特點。但由于大氣層衰(shuai)減，此前國內(nei)的(de)(de)地面太陽(yang)能(neng)電(dian)站可產生的(de)(de)電(dian)力(li)有限。

而(er)設想中的空間(jian)太陽(yang)(yang)能(neng)電(dian)站，距離(li)地面(mian)高(gao)度將(jiang)(jiang)達到3.6萬公里(li)，這能(neng)完美避開大氣層(ceng)衰減影(ying)響，晴天(tian)(tian)雨天(tian)(tian)、白天(tian)(tian)夜(ye)晚(wan)都(dou)能(neng)全天(tian)(tian)候發電(dian)，還能(neng)大規模收集、轉化太陽(yang)(yang)能(neng)，“并以無線方(fang)式將(jiang)(jiang)電(dian)能(neng)穩定傳輸到地面(mian)電(dian)網”。

全國空間(jian)探測技術首席科學(xue)傳(chuan)播專家龐(pang)之(zhi)浩此前(qian)告訴媒體(ti)：“（這時）太陽光線(xian)不會被大(da)氣削(xue)弱，也不受季節、晝夜變化影(ying)響，99%的(de)時間(jian)內(nei)可穩定接收太陽輻射，且其強度是地面的(de)6倍以上。”

圖|龐之浩（來源(yuan)：資料圖）

在新(xin)能源電(dian)(dian)動(dong)汽(qi)車急速發展的當(dang)下(xia)，空間太陽能電(dian)(dian)站對(dui)于普通車主也有好處，龐之浩表示：“（這意(yi)味(wei)著）電(dian)(dian)動(dong)汽(qi)車或(huo)能隨時隨地充電(dian)(dian)，不再有‘斷糧(liang)’之憂(you)。”未來的電(dian)(dian)動(dong)汽(qi)車，或(huo)許(xu)再也不會因為電(dian)(dian)池沒電(dian)(dian)而“趴窩”在路上。

要(yao)(yao)想達到(dao)上述(shu)設想，至少要(yao)(yao)克服(fu)五大難題：其一，只有研(yan)發出大運力運載火箭，太空(kong)才(cai)能(neng)收到(dao)空(kong)間電(dian)站(zhan)建設所需要(yao)(yao)的材(cai)料；其二，只有實現相關太空(kong)制造技(ji)術，才(cai)能(neng)在(zai)太空(kong)中(zhong)組裝空(kong)間電(dian)站(zhan)；其三，要(yao)(yao)實現空(kong)間能(neng)量到(dao)地面的高效傳輸；其四，空(kong)間技(ji)術要(yao)(yao)達到(dao)相應(ying)水平；其五，要(yao)(yao)兼顧空(kong)間電(dian)站(zhan)帶(dai)來的環(huan)境影(ying)響。

動圖(tu)|璧山“電站”效果圖(tu)（來源：資(zi)料圖(tu)）

而一旦建成，它會給傳(chuan)統(tong)能(neng)源(yuan)傳(chuan)輸(shu)方式、破解能(neng)源(yuan)供給難題帶(dai)來重大改變，延伸出的相關技術如空(kong)間太陽能(neng)應用(yong)、無線通信等(deng)，還可(ke)實現軍民兩用(yong)。

中國科學(xue)(xue)院院士葛昌(chang)純曾(ceng)撰文表示：“空間(jian)太(tai)(tai)陽能電(dian)站與可控核(he)(he)聚(ju)(ju)變電(dian)站被認為是兩種(zhong)最有可能的(de)終極能源解決途徑(jing)。可控核(he)(he)聚(ju)(ju)變目(mu)前(qian)仍處于(yu)基礎科學(xue)(xue)研究有待(dai)突破的(de)階(jie)段，而空間(jian)太(tai)(tai)陽能電(dian)站不存在(zai)基礎科學(xue)(xue)問題(ti)，雖(sui)然(ran)工程規模巨(ju)大，但相關技術經過持續研發是能夠在(zai)一(yi)定時間(jian)內取得重要突破的(de)。”

圖(tu)|葛(ge)昌純(chun)（來源：資料圖(tu)）

龐之浩也曾表示：“空間太(tai)陽能電(dian)站發展的(de)核心(xin)應用(yong)目(mu)標，是(shi)為(wei)地面(mian)(mian)提供(gong)(gong)大規(gui)模商業化的(de)電(dian)力(li)供(gong)(gong)給。由于覆蓋面(mian)(mian)積廣、電(dian)力(li)傳輸(shu)靈(ling)活，該技術(shu)能對偏遠地區、受(shou)災(zai)地區以及(ji)重要設施等進行定向或移(yi)動供(gong)(gong)電(dian)，為(wei)改善電(dian)力(li)能源(yuan)結構(gou)及(ji)供(gong)(gong)電(dian)方(fang)式提供(gong)(gong)創新(xin)方(fang)案，社會效(xiao)益極(ji)高。”

近年來(lai)，新一輪航天(tian)(tian)裝(zhuang)備(bei)(bei)制(zhi)(zhi)造產業(ye)革(ge)命(ming)正在進行中(zhong)，相關制(zhi)(zhi)造產業(ye)鏈、供應鏈、價值鏈和創(chuang)新鏈也呈現出多布局(ju)局(ju)面，多地(di)區協同也能更好(hao)打通經濟(ji)資(zi)源和人(ren)力資(zi)源，從(cong)而讓中(zhong)國航天(tian)(tian)在全(quan)球(qiu)航天(tian)(tian)競爭中(zhong)更好(hao)地(di)發揮作用。另據悉，重慶和成都兩地(di)也正在合作建設世(shi)界(jie)萬億級裝(zhuang)備(bei)(bei)制(zhi)(zhi)造產業(ye)集群。

據中國(guo)航天(tian)科技集團五(wu)院此(ci)前公(gong)開介紹，2008年起，空(kong)間太陽能(neng)(neng)電站(zhan)研發工作開始(shi)被納(na)入國(guo)家先期(qi)研究規劃。十幾年來，在空(kong)間太陽能(neng)(neng)電站(zhan)方案(an)的(de)設(she)計上，相關(guan)部門陸續(xu)提出了平臺非聚光型、二次對(dui)稱(cheng)聚光型、多旋轉關(guan)節、和(he)球型能(neng)(neng)量(liang)收集陣列等。與此(ci)同時，一些關(guan)鍵技術比如無線能(neng)(neng)量(liang)傳輸等也有所(suo)進展。

動圖|璧山“電站”效果(guo)圖（來源(yuan)：資料圖）

可以(yi)說，在(zai)空間太陽(yang)能電站的研究上，中國已實現從“跟跑”到“并(bing)跑”，是推動領域(yu)內發(fa)展的重要(yao)國際力量之一，在(zai)相關計劃的制定上，多(duo)(duo)位專家院士頗有遠見且多(duo)(duo)次建言獻策。

2011年，中國(guo)空(kong)間(jian)技術的(de)開創者之一(yi)、中科院院士(shi)王希季(ji)等多位院士(shi)，提出(chu)“發展空(kong)間(jian)太陽能(neng)電站從根本(ben)上解決(jue)能(neng)源和氣候變化危機的(de)建議”。

2013年，中科(ke)院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士楊(yang)士中和工程(cheng)院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士段(duan)寶巖，提出了“關于盡早啟動(dong)太空發電(dian)站關鍵技(ji)術(shu)研(yan)究的(de)建議”。

2014年5月，王希季等(deng)專家再次積極(ji)獻計獻策，在“空間(jian)(jian)太陽能(neng)(neng)電(dian)站發(fa)展(zhan)的(de)機遇與挑戰”的(de)第499次香山科學會議上(shang)，參會專家深入討論后(hou)認為，建設空間(jian)(jian)太陽能(neng)(neng)電(dian)站具有(you)重大(da)戰略意(yi)義，應提升至國家層(ceng)面進行組織(zhi)論證。彼時，中(zhong)國能(neng)(neng)源(yuan)學會也提出(chu)了“關于發(fa)展(zhan)商用(yong)空間(jian)(jian)太陽能(neng)(neng)電(dian)站解決我國未來能(neng)(neng)源(yuan)環(huan)境問題(ti)的(de)建議”。

2014年(nian)，相(xiang)關專家提出了如下(xia)發展路線(xian)建議：中期(qi)計劃于(yu)2030年(nian)左右建設兆瓦(wa)級(ji)“電(dian)”，力爭讓應急供電(dian)成(cheng)為現實；遠期(qi)計劃于(yu)2050年(nian)之(zhi)前具備建設百萬千瓦(wa)級(ji)商(shang)業化“電(dian)站”的(de)能力，以滿足能源安全的(de)戰略需求。

在(zai)科研力(li)量上，中國幾(ji)十家科研院(yuan)所(suo)和(he)企業，正在(zai)攻關(guan)超大(da)型(xing)空間結構在(zai)軌裝配、空間超高壓發(fa)電輸(shu)(shu)電和(he)高效無線能量傳輸(shu)(shu)等重要(yao)技術。

除(chu)本次璧山“電站”之外，2019年西安電子科技大學(xue)也已啟動相關空間(jian)太陽能電站系統項目，項目名為(wei)“逐日工程”。

圖(tu)|2019年“逐日工程(cheng)”啟動（來源(yuan)：資(zi)料圖(tu)）

對比國外，最近幾年美國空軍(jun)研究實(shi)驗室和諾斯(si)羅普?格魯(lu)曼公(gong)司等機(ji)構(gou)也(ye)在加快研發，關(guan)鍵技術的空間驗證計劃(hua)于2025年之前開(kai)展；日本也(ye)提(ti)出了相(xiang)關(guan)發展路線(xian)圖，設想在2050年之前建設商(shang)業“電站”；英國則于2020年公(gong)開(kai)委托(tuo)兩家公(gong)司進(jin)行評估，從而對“電站”研發策略進(jin)行商(shang)定。

本(ben)次“電(dian)站(zhan)”實驗基地(di)正(zheng)式開(kai)建的消(xiao)息一(yi)出(chu)，網上出(chu)現了“領先美俄！中(zhong)國(guo)(guo)計劃將(jiang)千噸發電(dian)站(zhan)送上太空(kong)，可供人類10萬年用電(dian)？”的說法，對此一(yi)位業(ye)內專家表示，現在還處于討(tao)論階段，也尚未最終建好，只能(neng)說這是領域內的重要設(she)施，不能(neng)說中(zhong)國(guo)(guo)在相關技術(shu)上一(yi)定(ding)優于其他國(guo)(guo)家。

圖|宇宙(zhou)星球（來(lai)源：Pixabay）

該專家告訴(su)DeepTech，在建(jian)設“電站(zhan)”上可借鑒國外經驗，其(qi)中(zhong)日(ri)(ri)本在無線(xian)能量(liang)傳輸上，由于研究時(shi)間較(jiao)長，當(dang)前在技術(shu)深(shen)度上優于中(zhong)國。而國內相關(guan)機(ji)構，也正在和日(ri)(ri)本對應部門進行交流，但尚未建(jian)立合作。

并且重慶“電站”可能并非(fei)一旦(dan)建(jian)成、就(jiu)能使用太空能源，但(dan)起(qi)碼會(hui)給(gei)無線能量傳輸領(ling)域的相關科研帶來一定幫助(zhu)。

至于是否(fou)能(neng)讓太空中(zhong)的宇航員用到這種電，理論(lun)上可給航天器供(gong)電，并有望讓航天器告別巨大的太陽能(neng)電池翼，從而降(jiang)低自身(shen)輜重。但也得考慮是否(fou)存在相關場景需求(qiu)，以及是否(fou)會帶(dai)來其他問(wen)題。

這位專家也(ye)提到(dao)，“電(dian)站”對(dui)無人(ren)月(yue)(yue)球探測也(ye)具(ju)備一(yi)定意義，即(ji)能(neng)作為(wei)未來月(yue)(yue)球探測月(yue)(yue)夜(ye)供電(dian)的一(yi)種方式。月(yue)(yue)球夜(ye)晚長達(da)14天，假如人(ren)類登(deng)上月(yue)(yue)球，夜(ye)間供電(dian)就會十分必要。屆時，如果儲存電(dian)能(neng)跟不上，“電(dian)站”的無線供電(dian)模式則(ze)能(neng)起到(dao)重要作用。