中國領先全球 太空太陽能電站全鏈路技術

西安電子科技大學段寶岩博士領導的「逐日工程」團隊宣布，世界首個全鏈路全系統太空太陽能電站地面驗證系統已於本月通過驗收，大幅推進太空發電站研究領域進度條。

太空太陽能（Space-based solar power，SBSP）是指利用地球軌道上衛星的太陽能收集器，將收集到的太陽能量以微波或激光形式傳回地球接收站再轉化爲電能，最早於 1968 年首次由 Peter Glaser 提出太空太陽能電站（space solar power station，SSPS）概念。

2014 年，中國西安電子科技大學段寶岩博士團隊提出 OMEGA（Orb-Shape Membrane Energy Gathering Array）計劃，該方案具備 3 個優勢：

1.    控制難度下降

2.    散熱壓力減輕

3.    功質比（天上系統的單位質量所產生的電）提高約 24%

段寶岩團隊搭建的 OMEGA 地面驗證系統是全球第一個通過「全鏈路全系統」驗收的裝置，驗證了高效率聚光與光電轉換、微波光電轉換、微波發射與波形優化、微波波束指向測量與控制、微波接收整流、靈巧機械結構設計等多項關鍵技術，其運作原理首先要根據太陽高度確定聚光鏡傾斜角度，在接收到聚光鏡反射的太陽光後，位於聚光鏡中心的光伏電池陣將其轉化為直流電能，接著透過電源管理組合，4 個聚光系統轉換的電能匯聚到中間發射天線，經過振盪器和放大器等組合，電能被進一步轉化為微波，利用無線傳輸形式發射到接收天線，最後是接收天線將微波整流再次轉換成直流電，供給負載。

太空太陽能電站若在未來成真，將成為坐落於軌道的「太空加油站」，目前中小衛星需攜帶巨大的太陽能板進行充電，但當衛星運行到地球陰影區時便無法充電，有了太空太陽能電站後，衛星便不再需要裝備巨大太陽能板，只需一副可收展的接收天線就能空中加油。此外，太空太陽能電站也能實質幫助全球擺脫對石化燃料的依賴，徹底改變收集能源的方式，儘管可能還需數十年才能見到太空太陽能電站商業化，但今次中國團隊通過全鏈路全系統驗證已大幅推進該研究領域的進度。