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【“逐日工程”太陽(yáng)能電站地面驗(yàn)證系統(tǒng)通過(guò)驗(yàn)收 未來(lái)將用于衛(wèi)星和各類航空航天器無(wú)線供電】
2022年6月5日,從西安電子科技大學(xué)段寶巖院士帶領(lǐng)的“逐日工程”研究團(tuán)隊(duì)傳來(lái)好消息,世界首個(gè)全鏈路全系統(tǒng)的空間太陽(yáng)能電站地面驗(yàn)證系統(tǒng)順利通過(guò)專家組驗(yàn)收。這一驗(yàn)證系統(tǒng)突破并驗(yàn)證了高效率聚光與光電轉(zhuǎn)換、微波轉(zhuǎn)換、微波發(fā)射與波形優(yōu)化、微波波束指向測(cè)量與控制、微波接收與整流、靈巧機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
“逐日工程”空間太陽(yáng)能電站地面驗(yàn)證系統(tǒng)位于西電南校區(qū),其支撐塔為75m高的鋼結(jié)構(gòu),驗(yàn)證系統(tǒng)主要包括五大子系統(tǒng):歐米伽聚光與光電轉(zhuǎn)換、電力傳輸與管理、射頻發(fā)射天線、接收與整流天線、控制與測(cè)量。
其工作原理,首先是根據(jù)太陽(yáng)高度角確定聚光鏡需要傾斜的角度,在接收到聚光鏡反射的太陽(yáng)光后,位于聚光鏡中心的光伏電池陣,將其轉(zhuǎn)化為直流電能。隨后,通過(guò)電源管理模塊,四個(gè)聚光系統(tǒng)轉(zhuǎn)換得到的電能匯聚到中間發(fā)射天線,經(jīng)過(guò)振蕩器和放大器等模塊,電能被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為微波,利用無(wú)線傳輸?shù)男问桨l(fā)射到接收天線。最后,接收天線將微波整流再次轉(zhuǎn)換成直流電,供給負(fù)載。該項(xiàng)目成果總體處于國(guó)際先進(jìn)水平,其中歐米伽光機(jī)電集成設(shè)計(jì)、55米傳輸距離的微波功率無(wú)線傳輸效率、微波波束收集效率、聚光與天線等高精度結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功質(zhì)比等主要技術(shù)指標(biāo)位居國(guó)際領(lǐng)先水平。該成果對(duì)我國(guó)下一代微波功率無(wú)線傳輸技術(shù)與空間太陽(yáng)能電站理論與技術(shù)的發(fā)展具有支撐性、引領(lǐng)性,應(yīng)用前景十分廣闊。
最先享受到空間太陽(yáng)能電站事業(yè)紅利的對(duì)象分為兩大類:
首先是太空運(yùn)轉(zhuǎn)的各類航空器以及地面運(yùn)轉(zhuǎn)的移動(dòng)設(shè)備。段寶巖設(shè)想,空間太陽(yáng)能電站未來(lái)可以成為軌道中的“太空充電樁”。他指出,目前中小衛(wèi)星需要攜帶龐大的太陽(yáng)帆板進(jìn)行充電,但其效率低,因?yàn)楫?dāng)衛(wèi)星運(yùn)行到地球陰影區(qū)時(shí)便無(wú)法充電。如果有了“太空充電樁”,衛(wèi)星則不再需要龐大的太陽(yáng)帆板,只需一付可收展的接收天線,就像加油站一樣。
此外,一旦地面無(wú)線充電樁的構(gòu)想獲得突破,其在民用及軍用兩大領(lǐng)域都有著廣闊的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。比如,其能在邊遠(yuǎn)地區(qū)供電、救災(zāi)、突發(fā)事件無(wú)線供電以及降低惡劣氣候(臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度、走向等)影響方面大展身手。再比如,其可直接應(yīng)用于對(duì)軍用衛(wèi)星、空間武器、大型艦船、地面軍事設(shè)施的無(wú)線供電,特別是在軍用應(yīng)急雷達(dá)、平流層飛行器、無(wú)人機(jī)群等無(wú)線供電方面具有令人激動(dòng)的應(yīng)用前景,可確保持續(xù)、靈活、可靠、實(shí)時(shí)的能源供應(yīng),保障軍事力量的有效性和國(guó)家安全。
(來(lái)源:西安電子科技大學(xué))
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