中国人是擅长把科幻变成现实的。
前不久,西安电子科技大学段宝岩院士团队领衔的“逐日工程”发布新进展,称突破了空间太阳能电站与微波无线传能的多项关键核心技术,在百米级距离实现千瓦功率输出,并完成了一对多动目标微波无线传能地面验证。
“逐日工程”空间太阳能电站地面验证系统(4月16日摄)。新华社发(西安电子科技大学供图)
简单点说,这个技术未来瞄准的,就是在太空建发电站,用太阳能发电,再传回地面。其中的要害,是微波无线传能。
啥是微波无线传能?通俗讲,既不用线,也不接触,就能传输电能。想把太空发的电传回地面,这是关键。
有岛友会想,那不就跟手机无线充电一样?
还真不是。业内专家表示,现在常见的无线充电,是半接触式充电,类似磁吸的效果,充电器和手机端各有一个线圈,贴得很近时产生磁感应,把电能转化成磁场,通过两个线圈传递,在手机端再把磁场变回电能存进电池,距离稍微远一点就没法传了。
如果用磁感应的技术,发电站建在太空,需要充电的设施在地球表面,两者间距离太远,是万万充不上的。这时候就要靠微波无线传能了——因为它靠的是电磁波。
怎么做呢?业内专家介绍,发射天线,把电能转化成电磁波,电磁波带着能量在空间传播;频率较低时在大气里衰减很小,接收天线捕捉到电磁能量,通过整流电路整合成电,再储进电池。
简单讲,就是让电磁波带着能量在空中飞。这才是真正的“无线充电”。
这么棒的技术如何大范围应用?受访人士说,得解决几个难题——
一是效率:发射端要把电磁波像透镜聚光一样,聚焦定向传出去,但电磁波不像光,远距离传输时波束会扩散,天线面积不够大,能量就一定有损耗;
二是电磁安全:想提高效率,一个办法是加大单位面积的功率密度,但这就带来潜在的电磁辐射风险;
三是经济成本:这条微波无线传能链路有没有足够强的市场竞争力,直接决定能不能落地。
困难摆在眼前,但愿景值得想象。
“在一些特定场景里,走出实验室是可行的。”业内专家说,比如无人化智能工厂,厂房里布置一个发射端,机器人身上装接收端,一边工作一边充电,不用停下来单独充电,效率大大提高。再如人迹罕至、传统电线很难架设的区域,微波无线传能也很有前景。在无人环境里用,还能规避电磁辐射对人体的风险。
业界认为,微波无线传能是推动能源、交通、工业等领域深度变革的关键技术。它与具体场景的深度融合,是突破传统供电瓶颈的核心路径。
在太空建电站,前路漫漫。若能实现,将为人类能源问题打开全新的空间。