比科幻更硬核！中國(guó)“逐日工程”試驗(yàn)成功，太空隔空充電已成現(xiàn)實(shí)

當(dāng)你在地球上熟練地給手機(jī)插上充電線時(shí)，有沒(méi)有想過(guò)，那些遠(yuǎn)在數(shù)百公里外太空中的衛(wèi)星，它們一旦沒(méi)電了該怎么辦？

傳統(tǒng)上，衛(wèi)星完全依賴自身攜帶的太陽(yáng)能帆板來(lái)獲取能量，一旦帆板出現(xiàn)故障或者衛(wèi)星進(jìn)入地球陰影區(qū)，能源危機(jī)便隨之而來(lái)，而現(xiàn)在，中國(guó)科學(xué)家正在為太空中的這些飛行器，修建一座前所未有的“無(wú)線充電站”。

這座看不見(jiàn)的太空充電站，并不是科幻電影里的虛構(gòu)設(shè)定，它有一個(gè)極具東方浪漫色彩的名字：“逐日工程”。

2026年5月18日，一個(gè)從西安傳來(lái)的消息讓整個(gè)航天圈為之振奮，新華社等多家權(quán)威媒體報(bào)道，由中國(guó)工程院院士段寶巖帶領(lǐng)的“逐日工程”研究團(tuán)隊(duì)再次取得重大突破。

很多人聽(tīng)到“空間太陽(yáng)能電站”這個(gè)名字會(huì)感到陌生，其實(shí)它的原理并不難理解，將一座巨大的太陽(yáng)能發(fā)電站發(fā)射到地球同步軌道上，那里沒(méi)有云層遮擋，也沒(méi)有晝夜交替，太陽(yáng)能的密度是地面的8到10倍，可以實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)不間斷發(fā)電。

然后，通過(guò)微波無(wú)線傳輸?shù)姆绞剑瑢㈦娔芫_地發(fā)送回地面或直接輸送給太空中的其他衛(wèi)星。

段寶巖院士對(duì)此有一個(gè)更通俗的解釋?zhuān)ㄔO(shè)空間太陽(yáng)能電站好比是在太空預(yù)定軌道部署空間微波充電樁，可打破傳統(tǒng)衛(wèi)星對(duì)自身太陽(yáng)能帆板的單一依賴，在浩瀚太空中為衛(wèi)星建起“無(wú)線充電站”。

“逐日工程”的科研攻關(guān)，凝聚了中國(guó)科學(xué)家十余年的心血，早在2014年，段寶巖院士團(tuán)隊(duì)就提出了歐米伽空間太陽(yáng)能電站的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，并開(kāi)始了漫長(zhǎng)的科研攻關(guān)。

到了2022年6月，團(tuán)隊(duì)在西安電子科技大學(xué)牽頭建成了世界首個(gè)全鏈路、全系統(tǒng)的空間太陽(yáng)能電站地面驗(yàn)證系統(tǒng)。

這一系統(tǒng)包含了從聚光、光電轉(zhuǎn)換、微波發(fā)射到微波接收整流的完整過(guò)程，相當(dāng)于在實(shí)驗(yàn)室里完整復(fù)現(xiàn)了未來(lái)太空電站的全部工作流程。

如果只有理論上的突破，還不足以讓人真正興奮，最令人震撼的是團(tuán)隊(duì)交出的實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)，在百米級(jí)距離上，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了1180瓦的功率輸出，直流到直流的傳輸效率高達(dá)20.8%，波束收集效率更是達(dá)到了88.0%。

讓無(wú)人機(jī)在時(shí)速30公里的飛行狀態(tài)下穩(wěn)定接收143瓦的充電功率，同樣得到了驗(yàn)證，聽(tīng)上去這些數(shù)字可能略顯抽象，但簡(jiǎn)單做一個(gè)橫向?qū)Ρ染湍苊靼灼渲械姆至浚谕?5米的傳輸距離下，日本團(tuán)隊(duì)此前實(shí)現(xiàn)的傳輸效率僅為9.88%，而中國(guó)逐日工程達(dá)到了15.05%以上，領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。

這其中需要攻克的難點(diǎn)，遠(yuǎn)非普通人想象中那樣簡(jiǎn)單，要讓微波在百米甚至未來(lái)三萬(wàn)六千公里的距離上實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)傳輸，其精確程度相當(dāng)于從北京瞄準(zhǔn)上海的一個(gè)籃球，偏差卻不能超過(guò)1厘米。

團(tuán)隊(duì)為此開(kāi)發(fā)出了階梯波束塑形技術(shù)，將傳統(tǒng)分布不均的微波能量重新打造為均勻的“同心圓”，讓接收端的整流電路可以像標(biāo)準(zhǔn)化零件一樣批量設(shè)計(jì)，成本降低了40%。

不僅傳得準(zhǔn)，還要傳得巧，科研團(tuán)隊(duì)在近期取得的一項(xiàng)關(guān)鍵突破，是成功攻克了遠(yuǎn)距離、高功率、高效率一對(duì)多動(dòng)目標(biāo)的微波無(wú)線傳能技術(shù)。

也就是說(shuō)，未來(lái)一套發(fā)射系統(tǒng)，可以為多個(gè)在軌道上高速移動(dòng)的飛行器同時(shí)進(jìn)行供電，這一技術(shù)一旦全面應(yīng)用于太空?qǐng)鼍埃蛙壍郎系母黝?lèi)衛(wèi)星群將徹底告別“電量焦慮”，獲得源源不斷的在軌能源補(bǔ)給。

逐日工程取得的一系列成果，不僅限于地面實(shí)驗(yàn)的華麗數(shù)據(jù)，在空間發(fā)電的核心硬件層面同樣實(shí)現(xiàn)了實(shí)實(shí)在在的突破。

太陽(yáng)能聚光與光電轉(zhuǎn)換效率顯著提升，發(fā)射與接收天線在集成化、小型化與輕量化上的關(guān)鍵進(jìn)展，為設(shè)備未來(lái)真正走向太空部署掃清了重要障礙。

在近日由陜西省技術(shù)轉(zhuǎn)移中心組織的成果評(píng)價(jià)會(huì)上，多位院士組成的專(zhuān)家組給出了高度評(píng)價(jià)，一致認(rèn)為項(xiàng)目成果總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，對(duì)推動(dòng)我國(guó)空間太陽(yáng)能電站技術(shù)邁向工程化應(yīng)用具有引領(lǐng)與支撐作用。

把目光投向全球，會(huì)發(fā)現(xiàn)中國(guó)并不是這場(chǎng)太空能源競(jìng)賽中唯一的選手，美國(guó)、日本、英國(guó)以及歐洲航天局都在積極布局空間太陽(yáng)能電站技術(shù)，英國(guó)甚至已經(jīng)將其納入了國(guó)家綜合能源戰(zhàn)略和太空發(fā)展戰(zhàn)略。

美國(guó)企業(yè)家埃隆·馬斯克更是公開(kāi)表示，計(jì)劃每年向太空部署1億千瓦的太陽(yáng)能人工智能衛(wèi)星能源網(wǎng)絡(luò)，這是一場(chǎng)關(guān)乎未來(lái)全球能源版圖的新賽道，而中國(guó)憑借逐日工程的扎實(shí)積累，已經(jīng)搶占了極為有利的身位。

根據(jù)公開(kāi)的規(guī)劃，逐日工程預(yù)計(jì)在2030年前后開(kāi)展兆瓦級(jí)別的在軌試驗(yàn)，屆時(shí)，那些曾經(jīng)在科幻小說(shuō)和電影中才存在的情節(jié)，比如在太空中為衛(wèi)星“隔空閃充”，或是將太空中的清潔能源源源不斷地輸送到地面電網(wǎng)中，都有望一步步化為現(xiàn)實(shí)。

一項(xiàng)從十幾年前開(kāi)啟的科研布局，如今正在以穩(wěn)健而有力的步伐，把看似遙遠(yuǎn)的夢(mèng)想推進(jìn)到全球公眾的視野里。

從神話時(shí)代“夸父逐日”所代表的先民想象，到如今中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)以同樣浪漫的名稱(chēng)將人類(lèi)的太空能源夢(mèng)想變成觸手可及的現(xiàn)實(shí)，這背后折射出的不僅是一項(xiàng)核心技術(shù)的飛躍，更是一個(gè)國(guó)家在基礎(chǔ)科學(xué)、重大工程領(lǐng)域日積月累的深厚功力，為太空筑起“無(wú)線充電站”，中國(guó)“逐日工程”給出的答案，值得所有人期待。