理想中不受昼夜周期影响、直接通过卫星收集器将太阳能以微波或激光形式传回地球的「太空发电站」，由中国领先全球解锁科研新章节。 西安电子科技大学段宝岩博士领导的「逐日工程」团队宣布，世界首个全链路全系统太空太阳能电站地面验证系统已于本月通过验收，大幅推进太空发电站研究领域进度条。

太空太阳能（Space-based solar power，SBSP）是指利用地球轨道上卫星的太阳能收集器，将收集到的太阳能量以微波或激光形式传回地球接收站再转化为电能，最早于 1968 年首次由 Peter Glaser 提出太空太阳能电站（space solar power station，SSPS）建设概念。

之后 NASA 曾于1974年主导相关研究，但结果表明施行相当困难，尽管太阳能发电卫星具有一些优势，如：太阳与太阳能收集器之间无大气层阻碍，且不像地面太阳能电站受昼夜周期影响，但轨道设施太大，造价昂贵，不具经济效益。

2012年，NASA提出SPS-ALPHA计划，采用1颗由较小组件组成的天基卫星将电能传输回地球，之后美国诺格公司与加州理工大学签署一项总额1，750万美元的太空太阳能电站技术研发合约; 印度、俄罗斯、英国、法国等科学家也陆续投入太空太阳能电站研究领域。

2014年，中国西安电子科技大学段宝岩博士团队提出了OMEGA（Orb-Shape Membrane Energy Gathering Array）计划，该团队表示与 NASA 的阿尔法（ALPHA）方案相比，OMEGA 方案具备3个优势：控制难度下降、散热压力减轻、功质比（天上系统的单位质量所产生的电）提高约24%。

在众多技术强国的太空电站发展路线图中，日本后来居上，他们是全球第一个将太空太阳能电站正式列入国家太空计画的国家，还提出独特的分布式绳系太阳能电站理念，制定「研究-研发-商业」三阶段远景发展。

2015年，日本展开55米距离的微波无线传能实验，验证基于5.8GHz频率、固态源和相控阵的传输效率为9.88%，在微波无线能量传输技术方面站在世界领先地位。

但段宝岩指出，日本这种系统的技术优势并非全链路，而是集中于发射天线到接收天线这一链路，缺少从光转换成电的过程。

▲ 中国的 OMEGA 地面验证系统。

而本月上旬，段宝岩团队搭建的OMEGA地面验证系统是全球第一个通过全链路全系统验收的装置，验证了高效率聚光与光电转换、微波光电转换、微波发射与波形优化、微波波束指向测量与控制、微波接收整流、灵巧机械结构设计等多项关键技术。

细谈工作原理，首先要根据太阳高度确定聚光镜倾斜角度，在接收到聚光镜反射的太阳光后，位于聚光镜中心的光伏电池阵将其转化为直流电能; 接着透过电源管理模块，4个聚光系统转换的电能汇聚到中间发射天线，经过振盪器和放大器等模块，电能被进一步转化为微波，利用无线传输形式发射到接收天线; 最后，接收天线将微波整流再次转换成直流电，供给负载。

▲ 中国的 OMEGA 地面验证系统。

太空太阳能电站若在未来成真，将成为坐落于轨道的「太空加油站」，目前中小卫星需携带巨大的太阳能板进行充电，但当卫星运行到地球阴影区时便无法充电; 有了太空太阳能电站后，卫星便不再需要装备巨大太阳能板，只需一副可收展的接收天线就能空中加油。

此外，太空太阳能电站也能实质帮助全球摆脱对化石燃料的依赖，彻底改变我们收集能源的方式，尽管可能还需数十年才能见到太空太阳能电站商业化，但此次中国团队通过全链路全系统验证已大幅推进该研究领域的进度条。

（图片来源：西安电子科技大学）