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助力“空间太阳能航母”!这项世界性难题,在重庆发起攻关

重庆发布 2023-03-17


在大气层外的太空中

建造空间太阳能电站

如何实现“天地传输”?


其中,怎么实现空间远距离传能

更是世界性难题

近日,长春理工大学重庆研究院透露

“激光无线传能基地”

正式落地该研究院

将围绕构建空间太阳能电站

(好比打造一艘“空间太阳能航母”)

尤其是实现激光远程传能技术

进行科研攻关


目前,该基地已开展

激光传能无线传输实验

为空间太阳能电站研究

提供地面模拟验证


长春理工大学重庆研究院 来源:两江协同创新区


推动科幻走进现实

助力构建“空间太阳能航母”


据了解,太阳能发电是一种能量转换效率极高的清洁发电方式,然而受大气层等影响,照射到地球表面的太阳光,一般只有大气层外的70%左右。如果在地球大气层外的太空中建造发电站,发电效率将大幅提高,且不会受到地球表面昼夜交替、天气情况和地球纬度等影响。


据《中国科学报》报道,我国在2010年正式提出空间太阳能电站发展“路线图”:2030年开始我国将建设兆瓦级小型空间太阳能试验电站,到2050年具备建设吉瓦级商业空间太阳能电站的能力。


不过,建设空间太阳能电站,面临着“无线能量传输技术”这一世界性难题,要实现大功率、远距离无线传能技术,是必须跨越的难关。


构建“空间太阳能航母”,采用多波束激光分别对空间飞行器充电。长春理工大学重庆研究院供图


长春理工大学重庆研究院相关技术负责人介绍,远程无线传能主要有微波传能和激光传能两种模式——


●微波传能,波束聚集困难,对于飞行器而言,接收天线面积和重量受限,严重制约了微波能的有效接收;大功率微波,难免产生电磁干扰,系统的电磁兼容面临新的挑战。

●激光传能,具有很小的束散角,方向性好,能量集中,接收激光光伏电池的面积和重量,容易满足飞行器轻质、高效的需求。


对于空间太阳能电站远程无线传能的问题,该研究院主张通过激光器将太阳能转化为光能,传回地面收集站,地面收集站通过探测器,接收到光能,继而将其转化成电能向外输出,为人类提供巨大的清洁能源储备


目前,该研究院正推动开展大功率激光远程充电、激光发收系统的高精度激光波束跟踪和目标定位等研究,力争突破发收激光波束匹配、低反射非均匀接收激光光伏电池阵组阵、光伏电池阵散热发电等技术瓶颈,先期完成面向飞行器应用的激光多波束跟踪充电系统搭建


该研究院已于去年成立“空间光电技术国家地方联合研究工程中心重庆研究院分中心”,推动开展空间激光通信与无线传能科学装置建设工作,同时组建教育部深空探测联合中心长春理工大学分中心(激光通讯与无线传能)。


设立7大研发中心 

多项关键技术获突破


目前,长春理工大学重庆研究院已设立并运行7大高水平创新研发中心:


●空间光通信研发中心

●智能制造研发中心

●集成电路与智能感知研发中心

●医学影像和特种显示研发中心

●半导体激光器与芯片封装研发中心

●光纤传感与测量研发中心

●脉冲光纤激光器研发中心


组建了两个省部级科研创新平台:

●教育部深空探测联合研究中心分中心

●跨尺度微纳制造教育部重点实验室光电检测实验室


科研人员在进行光学能量检测实验 来源:两江协同创新区


该研究院于去年推动的高精度角位移传感器精密检测平台项目、常温常态准超导碳导线项目、高速高灵敏度CIS芯片核心技术攻关及产业化研究项目取得关键技术研发重大突破。


下一步,该研究院将重点围绕空间光通讯、高端装备制造、精准数字医疗、系统芯片、激光技术及应用等关键技术及设备,积极开展产业化工作,努力形成一批高新技术产品,孵化一批高新技术企业,构建成果孵化体系,打造共享科技成果孵化器。



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来源:重庆发布 两江协同创新区

文字、编辑:杨夕文

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