在 11 月一個狂風(fēng)大作的日子里，一架賽斯納渦輪螺旋槳飛機在賓夕法尼亞州上空 5000 米高度飛行，當(dāng)時的側(cè)風(fēng)風(fēng)速高達 70 節(jié) —— 幾乎與這架小型飛機的飛行速度相當(dāng)。但這種顛簸的飛行條件并未阻礙任務(wù)的執(zhí)行：飛機在飛越地面的過程中，成功向地面接收器實現(xiàn)了無線電能傳輸。

此次試飛是全球首次從移動航空器向地面進行無線輸電的成功嘗試。該試驗由總部位于弗吉尼亞州阿什本的初創(chuàng)公司 Overview Energy 開展，這家公司于 12 月結(jié)束隱秘研發(fā)模式，正式對外公布了這項成果。

不過，此次飛行任務(wù)的更深層目標(biāo)，是為一個更宏大的愿景驗證可行性 ——從太空向地球進行無線輸電。Overview Energy 計劃將衛(wèi)星發(fā)射至地球同步軌道（GEO），在這個永無黑夜的區(qū)域收集未受大氣過濾的太陽能，再將這些豐富的能源傳輸回地球。太陽能將以近紅外波的形式傳遞，地面現(xiàn)有的太陽能電池板即可完成能量接收。

這種名為空間太陽能發(fā)電的遠期構(gòu)想，在過去十年間既是人們暢想的藍圖，也是科研領(lǐng)域的攻堅課題。加州理工學(xué)院的空間太陽能發(fā)電項目曾于 2023 年開展演示任務(wù)，在太空中利用微波完成了電能傳輸。與此同時，地面無線輸電技術(shù)也在穩(wěn)步推進。美國國防高級研究計劃局（DARPA）于 2025 年 7 月創(chuàng)下了一項無線輸電新紀(jì)錄：利用激光在 8.6 公里的距離上，實現(xiàn)了 800 瓦電能持續(xù)傳輸 30 秒。

但在去年 11 月之前，從未有團隊實現(xiàn)過從移動平臺向地面接收器主動發(fā)射電能。

無線輸電技術(shù)邁入空中應(yīng)用階段

盡管 Overview Energy 此次試驗傳輸?shù)碾娔芄β什桓?，但整個系統(tǒng)采用的組件與技術(shù)方案，均與該公司計劃用于太空的版本完全一致?！斑@不僅是首次在移動平臺上實現(xiàn)遠距離、有實際功率意義的光學(xué)無線輸電，”O(jiān)verview Energy 首席執(zhí)行官 Marc Berte 表示，“更是全球首次將無線輸電的全功能組件整合為一套系統(tǒng)并成功運行。這套技術(shù)方案的原理與功能，正是我們未來將推向太空并進行規(guī)模化應(yīng)用的核心。”

該技術(shù)方案的突破性足以吸引頂尖專家的關(guān)注 —— 無線輸電領(lǐng)域?qū)＜?Paul Jaffe 便辭去了 DARPA 項目主管的職務(wù)，加入該公司擔(dān)任系統(tǒng)工程負責(zé)人。在任職 DARPA 之前，Jaffe 已在美國海軍研究實驗室工作了 30 年。

促使 Jaffe 決心加入這家初創(chuàng)公司的契機，是在一次會議上聽 Marc Berte 講解 Overview Energy 的技術(shù)規(guī)劃。“當(dāng)時我就覺得，這個方案是真的能落地，”Jaffe 回憶道，“它似乎解決了很多其他構(gòu)想中難以逾越的障礙。我記得回家后告訴妻子，我甚至覺得這個難題已經(jīng)被攻克了。所以我開始思考：我是否應(yīng)該做一件近乎‘離經(jīng)叛道’的事 —— 辭去 DARPA 項目主管的職位，去投身這項全新的事業(yè)？”

在 Jaffe 看來，Overview Energy 方案最具吸引力的一點，是其解決了空間太陽能發(fā)電領(lǐng)域的功率密度難題。功率密度較低的波束更安全，因為它不會將大量能量集中投射到地球表面的某一個點，但這種波束的能量傳輸效率較低，難以輸送可用規(guī)模的電能；功率密度更高的波束傳輸效率更優(yōu)，但研發(fā)團隊必須設(shè)計出相應(yīng)的安全保障機制。

空間太陽能發(fā)電技術(shù)掀起新波瀾

此前，不少研究團隊都選擇微波作為無線輸電的載體。但 Jaffe 指出，除了向地球發(fā)射高強度微波束存在的安全隱患外，還存在一個關(guān)鍵問題：微波所在的 2—20 吉赫茲頻段，屬于他口中的 “頻譜黃金地段”，該頻段已被規(guī)劃用于 5G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)等諸多應(yīng)用場景。

“現(xiàn)實情況是，”Jaffe 表示，“就算現(xiàn)在真的有一套完全成熟的微波輸電型空間太陽能發(fā)電衛(wèi)星系統(tǒng)在軌運行，地面也配套建設(shè)好了數(shù)公里級的微波接收站 —— 這套系統(tǒng)也根本無法啟動，因為相關(guān)頻譜并未被分配給這類輸電應(yīng)用。”

正因如此，Overview Energy 計劃采用功率密度更低的廣域紅外波進行電能傳輸。地面現(xiàn)有的大型商業(yè)光伏電站，完全可以像接收日光照射一樣，直接接收這種紅外波束傳輸?shù)哪芰??！跋喈?dāng)于接收端的基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)現(xiàn)成可用。”Marc Berte 說。該公司的下一個重要目標(biāo)，是研發(fā)適用于近地軌道的技術(shù)驗證原型機；按照規(guī)劃，他們希望到 2030 年實現(xiàn)地球同步軌道衛(wèi)星兆瓦級電能傳輸，到本世紀(jì) 30 年代后期實現(xiàn)吉瓦級傳輸規(guī)模。

目前，外界對于空間太陽能發(fā)電技術(shù)的可行性仍存在諸多質(zhì)疑。這是一項極具前瞻性的技術(shù)，還有大量難題亟待攻克，包括衛(wèi)星如何抵御軌道碎片撞擊、以及發(fā)射大型空間發(fā)電站所需的高昂成本等。（據(jù)該公司介紹，Overview Energy 的衛(wèi)星將采用地面折疊制造、入軌后展開的設(shè)計方案。）

“降低單位質(zhì)量的發(fā)射成本至關(guān)重要，”Jaffe 表示，“在此基礎(chǔ)上，核心任務(wù)就變成了提升系統(tǒng)的比功率。我們在 Overview Energy 正在研發(fā)的多項技術(shù)，都是圍繞這兩個核心目標(biāo)展開的?！?/p>