我国发展千米级航天器，要造歼星舰？太空电站，微波传电改变未来

　　前段时间，媒体集中报道我国要打造千米级超大航天器的消息，让很多人对科幻电影里的＂死星＂、＂星际战舰＂充满了憧憬，但这也有点太玄乎了，不现实。实际上，如果没看错的话，我国这是要建造太空发电站，将太阳能电池板发射到地球轨道上，组成千米级的矩阵，然后将光能转换为电能，再传回地面。
　　当然不是歼星舰，而是太空电站
　　太空发电站涉及的技术，与空间站不太一样，由于尺寸十几倍于空间站，所以会牵扯到超大型航天器的＂轨道-姿态-结构＂的振动耦合动力学和控制问题、以及轻质结构材料和高频率发射、在轨精细组装问题，这个时候，可回收重复使用火箭和电磁轨道发射技术，就大有用武之地了。
　　太空电站会比空间站更复杂
　　不过，我们今天要说的并非千米级航天器和太空发电站，而是与它息息相关的一项关键技术，即太阳能电池板在地球轨道上将光能变成了电能，如何将电能传回地球呢？拉根几百公里长的电线？目前还没有发明能够承受这么大重量的电线材料，所以唯一的办法是无线电能传输。
　　不可能真的拖根电线，材料强度受不了
　　而无线电能传输有很多种类，比如电磁感应、磁共振、电场耦合、激光、微波和机械波等，目前最被看好的，就是微波无线传输技术，这是因为微波本身就能在真空中传播，而且具备利用远场传播电磁波系统，远距离传输电能的优势。
　　微波无线传输电能原理
　　说到微波无线传输能力，有的人可能理解不了，但其实，原理很简单，用过微波炉的都能明白。微波炉将电能转变为微波，然后加热食物，可是一旦遇到金属，微波就会转变为电能，所以我们总是强调微波炉里不能放金属盘子，可能会发生危险。
　　其实跟微波炉的原理大同小异
　　而太空发电站就像一个巨大的微波炉，它将光能转换成电能，再将电能转换成微波发射回地面，地面的接收站则采用金属接收设备，自然就能将微波再转回电能，从而实现电能的天地无线传输。当然，具体的过程非常复杂，涉及小型化大功率微波源的研制，这是将电能转换成微波能的关键所在；无衍射高聚焦天线研制，这是接收微波能量的关键所在。除此之外，还要有交流变直流的高效率微波整流设计、大功率微波功率合成技术以及系统整体优化等多方面的关键技术。
　　这么多专业词汇总结起来就是很牛
　　不过，话虽如此，电能和微波的互相转换过程中，损耗也是非常巨大的，一般能达到80%-90%，能有效传回的最多也就是一两成，不过就在最近，媒体报道中国电力科学研究院首次采用基于第三代半导体（氮化镓二极管）整流天线，实现20米距离千瓦级功率电力的隔空输送，整体传输效率达到25.5%，这已经是世界先进水平了。
　　传输效率25.5%已经差不多是最牛的了
　　当然，国内并不只有一家在研制微波无线电能传输技术的单位，包括中科院电工所、四川大学、中国电子科技大学、上海大学、中国空间技术研究院等都在这一领域奋勇前进。据湖北省科技厅的消息，武大动力与机械学院团队经数年攻关研发的110千伏及220千伏高压线路监测终端无线供电装置，已通过国际权威机构检测，而湖北沃普泰能源科技有限公司则是国内首家以发展无线输电技术为理念的高新技术企业。
　　我国已有很多单位在研制微波无线电能传输技术
　　在国际上，也有很多国家正在展开这方面的研究，比如日本三菱重工已成功进行了微波输电试验，日本政府曾计划在2020年发射一颗SSPS卫星，并在东京湾海港建一个3公里长的人工岛，岛上布置50亿个天线接收微波能量，将其转换为电能，此外人工岛上还将建造一个单独的变电所，通过海底电缆将电能输送到东京，能为东京30万户家庭提供电力。
　　日本的规划
　　其实微波无线传输电能技术，不仅可以用于太空发电站的天地能量传输，还可以用于岛礁、峡谷、深山等特殊地理条件下的供电。而在自然灾害或特殊抢修等紧急状态下，也可采用微波输电方式对灾区或断电区域快速恢复供电。
　　微波无线电能传输在救灾上很有用处
　　不仅如此，它还与我们的日常生活工作息息相关，比如可以无线传感网络充电，为高空无人机和高空作业平台持续供电等，日本东京大学就成功研制了一套微波无线能量传输系统，可为正在盘旋飞行的微型无人机充电，这样以后就能避免无人机＂充电一整晚，快乐半个小时＂的尴尬了。
　　可以微波充电的无人机