在宇宙建設(shè)空間太陽(yáng)能電站，大規(guī)模收集、轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能，并以無(wú)線方式將電能穩(wěn)定、高效傳輸?shù)降孛骐娋W(wǎng)，以破解能源供給難題。近十余年來(lái)，空間太陽(yáng)能電站技術(shù)成為中國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)家著力攻堅(jiān)的未來(lái)新能源技術(shù)。
12月6日，重慶市璧山區(qū)人民政府、重慶大學(xué)、中國(guó)空間技術(shù)研究院西安分院、西安電子科技大學(xué)聯(lián)合簽署合作協(xié)議，標(biāo)志著璧山空間太陽(yáng)能電站實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)項(xiàng)目正式啟動(dòng)，中國(guó)首個(gè)空間太陽(yáng)能電站實(shí)驗(yàn)基地橫空出世。
該基地將整合人才、技術(shù)、資金等資源，重點(diǎn)進(jìn)行空間太陽(yáng)能發(fā)電站、無(wú)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(yàn)證，為全國(guó)空間太陽(yáng)能電站技術(shù)研究助力。基地還致力于無(wú)線輸能、無(wú)線通信等相關(guān)技術(shù)在軍事和民用領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，推動(dòng)軍民融合相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
破解能源供給難題 空間電站發(fā)電量超地面電站幾十倍
太陽(yáng)能可謂取之不盡用之不竭，與石油、天然氣等能源相比，是一種高效、持久、清潔的能源。但目前各地建設(shè)的地面太陽(yáng)能電站，因受大氣層衰減影響，如太陽(yáng)直射，在西北地區(qū)一平方米光伏電池可產(chǎn)生0.4千瓦電力，在日照較少的重慶，僅為0.1千瓦。
中國(guó)工程院院士楊士中接受采訪
據(jù)中國(guó)工程院院士楊士中介紹，按照設(shè)想，空間太陽(yáng)能電站將距離地面高度3.6萬(wàn)公里，可避開(kāi)大氣層“衰減效應(yīng)”，并不受晝夜、天氣、地區(qū)緯度等自然因素影響。其發(fā)電量是地面太陽(yáng)能電站的幾十倍，一平方米光伏電池可產(chǎn)生10到14千瓦電力，發(fā)電量與地面核電站相當(dāng)。
據(jù)了解，自1968年空間太陽(yáng)能電站相關(guān)概念提出以來(lái)，美國(guó)、日本等國(guó)家投入大量資金，實(shí)施了多項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃。我國(guó)自2008年起將空間太陽(yáng)能電站研發(fā)工作納入國(guó)家先期研究規(guī)劃，經(jīng)過(guò)多年努力，我國(guó)在空間太陽(yáng)能電站研究方面初步實(shí)現(xiàn)了從“跟跑”到“并跑”的轉(zhuǎn)變，成為國(guó)際上推動(dòng)空間太陽(yáng)能電站發(fā)展的重要力量。
楊士中說(shuō)，璧山空間太陽(yáng)能電站實(shí)驗(yàn)基地項(xiàng)目選址位于福祿鎮(zhèn)和平村，地形三面環(huán)山，具有氣候濕潤(rùn)、無(wú)霜期長(zhǎng)、日照多、云霧陰雨少等特點(diǎn)，可保障實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。項(xiàng)目先期投資約1億元，總占地面積約200畝。其中核心試驗(yàn)區(qū)約為106畝，包括升空試驗(yàn)場(chǎng)地、氣球平臺(tái)調(diào)試大廳等設(shè)施。璧山空間太陽(yáng)能電站實(shí)驗(yàn)基地，將重點(diǎn)進(jìn)行空間太陽(yáng)能發(fā)電站、無(wú)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(yàn)證，為全國(guó)空間太陽(yáng)能電站技術(shù)研究助力。
開(kāi)展前期演示模擬與驗(yàn)證 建“氣球平臺(tái)”在平流層“取電”
“空間太陽(yáng)能電站的建設(shè)面臨重大技術(shù)挑戰(zhàn)，其在重量、尺度方面遠(yuǎn)超現(xiàn)有航天設(shè)施，被稱(chēng)為新時(shí)期航天和能源領(lǐng)域的‘曼哈頓工程’。”楊士中說(shuō)，空間太陽(yáng)能電站目前需要解決不少問(wèn)題。首先，要研發(fā)大運(yùn)力運(yùn)載火箭，才能將空間電站建設(shè)所需材料運(yùn)送至太空；其次，要攻克太空制造技術(shù)，將空間電站在太空中組裝；再次，如何高效地將空間能量傳輸?shù)降孛妫蛔詈螅€需考慮空間電站對(duì)環(huán)境影響問(wèn)題。
“在璧山建設(shè)的空間太陽(yáng)能電站實(shí)驗(yàn)基地，可成為一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為未來(lái)空間站建設(shè)、太陽(yáng)能電站建設(shè)等作出基礎(chǔ)研究貢獻(xiàn)。”楊士中透露，先期，璧山實(shí)驗(yàn)基地將把高空系留錨定氦氣浮空平臺(tái)（系留氣球平臺(tái)）作為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。
何為“系留氣球平臺(tái)”？楊士中解釋說(shuō)，簡(jiǎn)而言之，就是通過(guò)熱氣球矩陣將電站托至平流層，并通過(guò)牽引設(shè)施將其固定。“因平流層距離地面22公里，高于大氣層，能規(guī)避大氣層‘衰減效應(yīng)’，以重慶為例，其發(fā)電量可超過(guò)地面電站的70到80倍，一平方米光伏電池可產(chǎn)生7到8千瓦電力。”楊士中說(shuō)，該項(xiàng)目將在璧山基地進(jìn)行前期演示模擬與驗(yàn)證，為全國(guó)空間太陽(yáng)能電站技術(shù)研究提供參考。其計(jì)劃建設(shè)步驟為：在2020年前進(jìn)行空間太陽(yáng)能電站實(shí)驗(yàn)基地及研發(fā)平臺(tái)建設(shè)，2025年左右實(shí)現(xiàn)中小規(guī)模平流層太陽(yáng)能電站及并網(wǎng)發(fā)電，2025年后開(kāi)展大規(guī)模空間太陽(yáng)能電站系統(tǒng)應(yīng)用工作。
推動(dòng)軍民融合發(fā)展 無(wú)線技術(shù)將在軍事民用領(lǐng)域推廣
據(jù)了解，空間太陽(yáng)能電站的電能，主要通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行傳輸，通過(guò)微波，對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)、受災(zāi)地區(qū)等可進(jìn)行定向供電或移動(dòng)供電。
楊士中說(shuō)，其延伸出的無(wú)線輸能、無(wú)線通信等相關(guān)技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域，對(duì)軍民融合、能源利用、科技創(chuàng)新等具有重要意義。
“該項(xiàng)目也是璧山落實(shí)國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和軍民融合戰(zhàn)略的重要載體。”重慶軍民融合協(xié)同創(chuàng)新研究院副院長(zhǎng)謝更新表示，璧山空間太陽(yáng)能電站實(shí)驗(yàn)基地的建設(shè)，也將有效助推重慶大學(xué)和璧山承接國(guó)家重大科學(xué)工程和大科學(xué)裝置戰(zhàn)略布局，推動(dòng)重大科學(xué)裝置集群落地，促進(jìn)重慶大學(xué)“雙一流”建設(shè)，打造以空間太陽(yáng)能電站實(shí)驗(yàn)基地為中心的新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)聚集區(qū)，擴(kuò)大璧山在西部乃至全國(guó)、全世界新能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的影響力。
（謝捷 曾清龍 文/周本建 孫琴 圖）
