Trung Quốc đang từng bước biến ý tưởng thu hoạch năng lượng mặt trời từ quỹ đạo thành hiện thực. Với hàng loạt cột mốc công nghệ mới được thiết lập, quốc gia này đang hướng tới việc xây dựng một nguồn năng lượng sạch vô hạn, hoạt động liên tục 24/7 bất chấp thời tiết hay ngày đêm.

Bước nhảy vọt từ những thử nghiệm mặt đất

Ý tưởng về một nhà máy điện mặt trời ngoài không gian (SBSP) thực chất đã được đề xuất từ những năm 1960, nhưng rào cản công nghệ và chi phí khổng lồ khiến nó luôn nằm trên giấy. Trở ngại lớn nhất không phải là việc hứng ánh sáng, mà là làm thế nào để truyền tải dòng năng lượng đó vượt qua khoảng cách hàng vạn kilomet về lại Trái Đất một cách an toàn và hiệu quả.

Để giải quyết bài toán này, các nhà khoa học từ Đại học Xidian (Tây An, Trung Quốc) đã triển khai dự án mang mật danh "Zhuri" (Truy Nhật - Đuổi theo Mặt Trời). Đến giữa năm 2026, đội ngũ nghiên cứu do Viện sĩ Đoan Bảo Nham dẫn dắt đã công bố một cột mốc quan trọng: họ đã phát triển thành công hệ thống thử nghiệm truyền tải điện không dây liên kết toàn phần, đạt hiệu suất truyền dòng điện một chiều (DC-to-DC) lên tới 20,8% trong khoảng cách 100 mét với công suất 1.180 watt.

Không dừng lại ở đó, nhóm nghiên cứu còn tối ưu hóa hệ thống để sạc điện đồng thời cho nhiều mục tiêu di động. Trong một thử nghiệm thực tế, một chiếc drone đang bay với tốc độ 30 km/h đã nhận được nguồn năng lượng ổn định 143 watt từ khoảng cách 30 mét. Thành công này chứng minh rằng, một trạm năng lượng vũ trụ trong tương lai không chỉ phục vụ một vị trí cố định trên mặt đất, mà có thể linh hoạt cấp điện cho hàng loạt vệ tinh, tàu vũ trụ hoặc các phương tiện di chuyển cùng một lúc.

Cơ chế vận hành của "cỗ máy vĩnh cửu"

Về cơ bản, một nhà máy điện mặt trời vũ trụ hoạt động giống như một chiếc gương khổng lồ treo lơ lửng trên quỹ đạo địa tĩnh cách Trái Đất khoảng 36.000 km. Tại độ cao này, các tấm pin mặt trời sẽ không bị ảnh hưởng bởi bầu khí quyển, sự thay đổi mùa hay chu kỳ ngày đêm. Chúng có thể tiếp cận ánh sáng mặt trời với cường độ mạnh hơn gấp 10 lần so với các tấm pin đặt trên mặt đất.

Quy trình thu hoạch và chuyển đổi năng lượng được thiết kế theo một chuỗi mắt xích nghiêm ngặt. Đầu tiên, năng lượng mặt trời được thu thập bằng hệ thống bộ tập trung vương miện hình cầu nhằm tối đa hóa diện tích tiếp xúc. Sau đó, lượng quang năng này được chuyển hóa thành điện năng thông qua các hệ thống biến đổi tích hợp trên bo mạch.

Để đưa năng lượng về Trái Đất, dòng điện tiếp tục được chuyển đổi thành sóng viba (microwave) hoặc tia laser. Một ăng-ten mảng pha chủ động hình tròn có đường kính 1,2 mét sẽ chịu trách nhiệm định hướng và phóng chùm sóng viba này xuống một trạm thu (rectenna) đặt tại mặt đất. Tại đây, trạm thu sẽ thực hiện nhiệm vụ đảo ngược: chuyển đổi sóng viba trở lại thành điện năng thương phẩm để hòa vào lưới điện quốc gia. Trong các điều kiện thử nghiệm, hệ thống này đã đạt hiệu suất bắt sóng viba lên tới 87%.

Tham vọng định hình lại bản đồ năng lượng toàn cầu

Các chuyên gia hàng không vũ trụ Trung Quốc không giấu diếm tham vọng biến dự án này thành một kỳ quan công nghệ mới. Giáo sư Long Lạc Hào, một chuyên gia tên lửa hàng đầu thuộc Học viện Kỹ thuật Trung Quốc, từng ví von dự án này có tầm vóc vĩ đại như việc "dịch chuyển toàn bộ siêu đập thủy điện Tam Hiệp lên quỹ đạo địa tĩnh của Trái Đất". Để hiện thực hóa điều đó, Trung Quốc dự kiến sẽ sử dụng thế hệ tên lửa đẩy siêu nặng Trường Chinh 9 (Long March-9) có khả năng tái sử dụng để vận chuyển hàng ngàn tấn module pin quang điện lên không gian.

Theo lộ trình được vạch ra tại cơ sở thử nghiệm đặt ở Khu công nghệ cao Bích Sơn (Trùng Khánh), Trung Quốc đặt mục tiêu hoàn thành trạm phát điện quy mô 1 megawatt vào năm 2030, trước khi tiến tới xây dựng một siêu nhà máy thương mại có công suất lên tới 1 gigawatt vào năm 2049.

Mặc dù triển vọng là rất lớn, các nhà khoa học thừa nhận chặng đường phía trước còn rất dài. Thách thức tiếp theo của dự án là đưa các hệ thống này lên quỹ đạo để tiến hành thử nghiệm trong môi trường không trọng lực. Bên cạnh đó, các vấn đề về kiểm soát độ chính xác của chùm tia năng lượng để không gây nguy hiểm cho bầu khí quyển, sinh vật sống, cũng như tránh can thiệp vào hệ thống liên lạc hàng không và an ninh quốc phòng đang là những bài toán pháp lý và kỹ thuật cần được giải đáp.

Điện mặt trời vũ trụ không còn là giấc mơ viển vông. Dù Mỹ, Nhật Bản và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) cũng đang ráo riết tham gia vào cuộc đua này, những bước đi bài bản và các số liệu thực nghiệm đột phá từ dự án "Zhuri" đang cho thấy Trung Quốc quyết tâm giành vị trí tiên phong trong kỷ nguyên năng lượng tiếp theo của nhân loại.