太空算力今年很热。
算力卫星、在轨AI、星间激光通信、太空数据中心,一个接一个出现。
芯片开始往天上搬,过去必须传回地面处理的数据,也准备留在轨道上直接计算。
但7月23日,真正被国家部委“十五五”专项规划直接点名的,是给这些设备供电的太空光伏。
国家发展改革委、国家能源局印发的《可再生能源发展“十五五”规划》明确提出:
加速钙钛矿叠层电池等高效光伏电池制备及产业化生产技术研究,研究面向太空的太阳能发电技术,推进关键技术验证。
![]()
一个月前,《新型能源体系建设“十五五”规划》已经把太空电站与可控核聚变、高温超导输电、无线传能等一起列入未来能源技术。
前一份规划先把太空电站摆上桌面,这次又具体到了太空太阳能发电和关键技术验证。
当然,这还不是空间太阳能电站正式开工。
投资规模、示范工程和时间表都没有,钙钛矿最终能不能成为主流路线,也要继续验证。
真正值得重视的是,太空光伏的位置变了。
过去,人们更多把它看作卫星和空间站上的一套电源设备。
现在,它已经进入国家能源主管部门的规划视野,服务对象也不再只是一颗卫星,而是低轨星座、太空算力、月球设施,以及更远期的空间太阳能电站。
老颜觉得,到了这一步,太空光伏的江湖地位已经不需要再争论。
太空算力可以先把热度带起来,可芯片真的装上卫星后,第一笔账不是算力有多强,而是:
电从哪里来?
![]()
太空算力先进入视野,电从哪里来却绕不过去
4月,工业和信息化部提出,支持开展太空算力技术前瞻性研究,有序推动相关产业发展。
随后,算力卫星、太空数据中心、星载AI和星间激光通信频繁出现。
2025年5月,我国的三体星座首批12颗计算卫星进入轨道,后续组网也在继续推进。
它解决的是一个很现实的问题。
遥感卫星每天拍下大量影像,真正有用的往往只是其中一部分。
先在轨识别云层、火点、船舶或者矿区变化,再把结果传回地面,可以少传很多无效数据。
卫星之间通过激光链路连起来以后,部分数据还能直接留在星座内部处理。
可芯片一开机,用电压力也跟着上来了。
算力、存储和激光通信都要耗电,芯片产生的热量还要排出去。
功率继续往上加,太阳翼就得做得更大,储能也要跟着增加。
重量怎么控制,发射时怎么收拢,入轨后能不能顺利展开,都会影响整颗卫星的设计。
太空里没有电网。
卫星每天能用多少电,要看太阳翼能发多少;进入地影区以后,又要看储能系统能撑多久。
芯片装得再多,也不代表可以一直满负荷运行。
供电跟不上,有些算力只能关掉,或者挑着时间开机。
而且,需要更多电的也不只是算力卫星。
低轨通信星座、大功率遥感卫星、空间站、月球科研设施和深空探测器,都在把功率往上推。
走到这一步,太空光伏就很难再被当成一套普通的配套设备了。
![]()
量产之前,行业得先有一把统一的尺子
与规划发布几乎同时,多家媒体援引CTC国检集团国家光伏中心消息称,太空光伏工作组拟筹备成立。
它要先解决的,是行业里一直缺的那把尺子。
太空光伏到底按什么条件测试,辐射剂量怎么设,经历多大温差、持续多长时间,功率衰减到什么程度才算合格,在轨验证又该看哪些指标,都需要统一下来。
否则,一家说自己的电池效率更高,另一家说产品更轻、更耐辐射,测试条件却完全不同,数据根本没法放在一起比较。
卫星总体单位选产品,也不会只看实验室里的一个效率数字。
它更关心的是,这块电池在什么环境下工作了多久,几年后还能剩下多少功率,同一批产品性能稳不稳定,局部损坏会不会影响整套太阳翼。
这些数据过关以后,新材料才有机会进入卫星型号,后面才谈得上采购和批量交付。
现在就开始补标准,时间并不早。
等低轨星座和太空算力真正把用电需求推上去,再回头补测试、认证和准入规则,产业节奏就接不上了。
![]()
砷化镓还不会退出市场
规划正文将钙钛矿叠层电池和太空太阳能发电放在相邻位置,很容易让人产生一个判断:未来的空间太阳能电池是不是要全面转向钙钛矿?
现在谈全面替代还太早。
目前航天器使用的主流高性能太阳能电池,仍然是以砷化镓等Ⅲ—Ⅴ族材料组成的多结电池。
不同材料可以分别吸收太阳光谱中的不同波段,提高整体转换效率。
这条路线经过了几十年的发展,抗辐射能力和长期在轨数据也更加充分。
中国已经具备相应的工程应用能力。
2020年,我国新一代载人飞船试验船应用了转换效率达到34%的高效砷化镓太阳能电池。
当时,30%效率的三结砷化镓电池仍是国内外空间型号批量应用的主力。
砷化镓的麻烦主要是贵。
材料生长慢,器件制造和封装也复杂,很难像地面晶硅光伏那样快速扩产。
太阳翼面积继续增加,重量和成本都会往上走。
不过,卫星要在轨工作十几年,电源系统一旦失效,后面的载荷再先进也没有用。
高轨通信、载人航天和深空探测这些任务,宁愿多花钱,也不会轻易放弃已经飞过很多次、可靠性得到验证的路线。
所以至少在未来几年,砷化镓还会继续装上不少卫星。
钙钛矿开始上场,不代表老路线马上退席。
![]()
钙钛矿可能属于下一代,但还在太空里接受考试
钙钛矿真正让航天行业动心的,不只是实验室里的转换效率。
它可以做得更薄、更轻,也更适合柔性基底和低温制备。
太阳翼重量降下来,同样一枚火箭就能多带一些载荷,或者把发电面积继续铺大。
未来太空算力平台一旦向数十千瓦甚至更高功率推进,电池轻一点,太阳翼、展开机构和整星结构都能少背一些负担。
现在的问题,主要还是寿命。
今年5月,神舟二十三号把钙钛矿太阳能电池样品送入中国空间站,首次开展动态服役实验。
任务搭载了80个无源样品和10个有源样品,要看它们在紫外辐射、高能粒子、原子氧和剧烈温差下,功率到底会怎么衰减。
能把样品送上空间站,说明国内已经具备材料和器件研制能力。
但离真正装到卫星上长期使用,中间还隔着一段路。
实验室里几平方厘米的样品表现很好,不代表几十平方米的太阳翼也能稳定工作几年。
材料会不会老化,封装撑不撑得住,做大以后的每一块电池的性能,能不能保持一致?这些问题都要靠真实在轨数据来慢慢回答。
所以,钙钛矿最先可能进入的,还是寿命相对较短、对重量和成本更敏感的低轨商业卫星。
也可能先与晶硅、砷化镓组成叠层电池,不急着单独挑起整套太阳翼。
砷化镓已经在轨道上干了很多年,钙钛矿才刚开始接受真实环境考验。
接下来几年,大概率是老路线继续出货,新路线一边飞、一边改。
![]()
中国有没有国产自主能力?
传统空间电源这条线,我国已经有了扎实的工程基础。
中国空间站一共配备6套大型柔性太阳翼。
问天实验舱和梦天实验舱各有两套,单套展开面积138平方米、功率18千瓦。
从太阳翼展开、对日转动,到电能传输、储存和分配,整套系统都已经在轨运行。
高效砷化镓电池、柔性太阳翼、展开机构和电源管理这些环节,国内都能自己做,也有真实任务验证。
接下来的麻烦,主要来自规模和功率。
过去一颗卫星可以反复试验、慢慢打磨。
低轨星座开始批量建设以后,一次可能要交付几十颗甚至上百颗卫星。
太阳翼不能再靠少量定制,价格要压下来,生产节奏要提上去,同一批产品之间还不能出现太大的性能差异。
太空算力把功率继续往上推以后,事情还会更复杂。
供电功率提高以后,整星怎么安全配电;卫星进入地影区后,蓄电池能撑多久;芯片和电源产生的热量怎么排出去;太阳翼做得更大以后,发射时怎么收拢、入轨后又能不能一次展开到位,都要重新做工程验证。
空间太阳能电站离得更远。
几百米甚至更大的结构怎么送上去,到了轨道上由谁组装,发出的电如何转成微波或激光,再准确送到接收端,目前都还处在研究和试验阶段。
所以,中国现在缺的已经不是从零做出一套空间电源。
更现实的任务,是把现有能力做得更便宜、更稳定,能够成批交付,同时向更大的供电功率继续推进。
![]()
未来五年,要过几道现实关口
未来五年,最缺的还是长期在轨数据。
钙钛矿电池在太空里工作几个月,只能证明它有继续研究的价值。
真正装到卫星上,还要知道三年、五年以后能剩下多少功率。
高轨卫星和深空探测器的寿命更长,对电池衰减的要求也更苛刻。
防护同样棘手。
轨道上有原子氧、紫外线和高能粒子,还要反复经历高低温变化。
防护层做厚了,重量增加,透光也会受影响;做得太薄,材料很快就可能老化。
钙钛矿最后能不能用,封装很可能比实验室效率更难解决。
电池片过关以后,还要装进一整套太阳翼。
柔性基板怎么铺,线路怎么连接,发射时如何收拢,入轨后能不能顺利展开,局部电池损坏以后怎么切断故障,这些都要放到完整系统里反复试验。
再下来才是批量生产。
低轨星座一次要造几十颗、上百颗卫星,太阳翼不能继续按少量型号慢慢定制。
价格要降,交付速度要跟上,同一批产品之间的差异还不能太大。
太空算力又把功率要求继续往上推。
太阳翼面积扩大以后,储能、配电和散热也要跟着调整。
过去在普通卫星上成立的设计,放到几十千瓦甚至更高功率的平台上,未必还能直接照搬。
规划已经把方向写出来了,标准体系也开始补测试和评价口径。
接下来几年,就看在轨实验能拿回什么数据,又有哪些产品能够真正进入卫星型号。
砷化镓还会继续飞,钙钛矿也会不断上天试。
太空里没有电网,也没有插座。
芯片可以越装越多,星间链路也可以越做越快,最后还是要看太阳翼每天能发多少电,几年以后还能剩下多少。
谁先把寿命、成本和批量交付跑通,谁才真正拿到了太空光伏的订单。
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.