西安电子科技大学"逐日工程"突破微波无线传能关键技术，百米级距离实现千瓦功率输出

西安电子科技大学段宝岩院士团队领衔的"逐日工程"近期发布新进展，突破了空间太阳能电站与微波无线传能多项关键核心技术，在百米级距离实现千瓦功率输出，并完成一对多动目标微波无线传能地面验证。

"逐日工程"的核心测试场地位于西安电子科技大学南校区，设有一座75米高的巨型钢结构支撑塔。空间太阳能电站的基本原理是将大面积光伏电池板部署于太空中，利用无大气遮挡、无昼夜更替的环境持续采集太阳能。西安电子科技大学机电工程学院副教授樊冠恒表示，地面太阳能受地理位置和天气影响，能流密度约为200至300瓦每平方米，而地球同步轨道的能流密度可达约1360瓦每平方米。

电能传输采用微波无线传能方案，分为三个步骤：聚光镜将阳光反射至光伏电池阵，光能转化为直流电;直流电转换为微波，通过发射天线向远端传输;接收天线捕获微波波束，经整流装置还原为直流电供设备使用。

"逐日工程"于2022年完成全球首个全链路、全系统的空间太阳能电站地面验证系统。本次升级将目标从"一对一"输电提升至"一对多"动目标传能，即同一套发射系统可同时向多个移动设备供电。团队为此开发了基于反向波束导引的高精度波束精确闭环控制系统，发射天线可实时捕获接收天线的导引信号，解算其位置和角度姿态，实现波束精确跟踪。关键器件方面，团队采用氮化镓二极管等新型器件，提高系统承受大功率波动的能力。

户外测试结果显示，新系统在百米级距离上实现1180瓦电能输出，直流到直流传输效率从早期约15%提升至20.8%，波束收集效率达88.0%。

从地面验证到太空应用，团队仍需解决多项问题。樊冠恒介绍，团队已提出"分布式欧米伽"空间太阳能电站设计方案，将电站拆分为若干小模块，通过编队协同完成发电和传能任务。钱思浩表示，下一步需解决器件的空间环境适应性问题，包括太空辐照、高低温条件下的热管理，以及收发天线的展收设计等。

团队制定了"两大步三小步"发展战略：2030年建成兆瓦级电站，2050年建成吉瓦级电站。下一步将开展空间在轨阶段的无线微波能量传输，进一步提升远距离无线输电效率，并实现卫星高速在轨运行状态下的超高精度波束指向控制。