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)展交流會上，我國首個空間太陽能電站實驗基地正式落戶璧山。

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驗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，重慶日報記者對參加此次交流會的部分專家進(jìn)行了專訪。
璧山空間太陽能電站實驗基地效果圖。（璧山高新區(qū)供圖）

包為民，中國科學(xué)院院士、中國航天科技集團(tuán)科技委主任

段寶巖，中國工程院院士，曾擔(dān)任世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡FAST推進(jìn)委員會工程預(yù)研究組組長
楊士中，中國工程院院士，國家“211工程”運載器測控及遙感信息傳輸技術(shù)重點學(xué)科和國家“985工程”科技創(chuàng)新平臺測控及遙感信息傳輸研究院首席科學(xué)家

（本組圖片除署名外均由通訊員曾清龍、孫琴提供）

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：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，因為太陽能在經(jīng)過地球大氣層時衰減很多。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面臨的能源危機，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，而且可以隨時傳輸。

攻克空間太陽能電站建設(shè)難關(guān)

開展材料運送、太空制造、電能運輸?shù)燃夹g(shù)研究

重慶日報：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“天梯”，將所需的材料一一運到太空中去，再用航空機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送到太空中。如果通過運載火箭發(fā)射，一是火箭運載能力不夠，二是組件結(jié)構(gòu)必須足夠強壯，才能經(jīng)受住火箭發(fā)射過程中的震動和沖擊。但在真正進(jìn)入太空后，這樣強壯的結(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證

為在太空建立太陽能電站打下基礎(chǔ)

重慶日報：建在璧山的空間太陽能電站實驗基地將進(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，如空間運輸、航天器設(shè)計、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、可靠的模擬驗證方案，在璧山的實驗基地就將起到模擬驗證和演示的作用。目前，我們在璧山的實驗基地已完成一套高空系留錨定氦氣浮空平臺（系留氣球平臺）的研制，可實現(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。璧山實驗基地的成立和運行，將通過基礎(chǔ)研究帶動相關(guān)領(lǐng)域核心技術(shù)的發(fā)展，意義深遠(yuǎn)。

核心團(tuán)隊

璧山空間太陽能電站實驗基地技術(shù)團(tuán)隊以重慶大學(xué)楊士中院士團(tuán)隊為主，聯(lián)合重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室、西安電子科技大學(xué)段寶巖院士團(tuán)隊、中國空間技術(shù)研究院西安分院微波技術(shù)重點實驗室、中國航天科技集團(tuán)錢學(xué)森空間技術(shù)實驗室空間能源技術(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及其微波輸能載荷的研制。

段寶巖團(tuán)隊主要從事電子機械、機電控制與自動化、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驗基地氣球陣（即氦氣浮空平臺）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)重點實驗室將為空間太陽能電站實驗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)森實驗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)，將為實驗基地提供能量轉(zhuǎn)換、信息獲取等技術(shù)保障。