哈工大全媒体（李双余 郭朋真/文 张彦龙/图）近日，国家重大科技基础设施“空间环境地面模拟装置”地外天体环境物理与智能探测团队提出一种高效大容差离轴太阳能聚光器，在300毫米口径下实现有效聚光比548，接受半角达±0.5°，户外实测峰值焦点温度892℃，为月球基地建设和月壤熔融等原位资源利用提供了新型高温太阳能聚光方案，相关成果于10月30日发表于国际学术期刊《工程》（Engineering）。
月面太阳高度角变化大、地形复杂，对聚光器跟踪精度要求苛刻。传统离轴碟式聚光器虽聚光比高，但接受角通常小于0.2°至0.3°，微小指向误差就会导致效率骤降。如何在“高聚光比”和“大容差”之间取得平衡，是空间太阳能聚光领域的难题。
针对这一难题，团队提出“零遮挡三反镜+共轭镜像差补偿”设计。系统由离轴主镜、共轭次镜和平面反射镜组成，通过反馈迭代优化自由曲面，抑制离轴彗差、球差等高阶像差。仿真显示，归一化总Seidel像差指数由1.00降至0.04，焦斑RMS半径主视场小于10微米、全视场小于26微米。
离轴共轭式大容差高效空间太阳能聚光器
离轴共轭式大容差高效空间太阳能聚光器实验验证中，团队在地面太阳辐照390瓦/平方米、环境温度5℃条件下开展户外聚光实验，峰值焦点温度达892℃，稳定加热温度超过800℃，有效聚光比548。按月面辐照和纯辐射换热条件外推，焦点温度预计可达1326℃，可满足月壤熔融制砖等高温过程需求。
据团队介绍，该技术的价值在于用像差补偿换来了更大的跟踪容差。与传统离轴碟式聚光器相比，该系统在保持较高聚光比的同时，将接受半角提升至±0.5°，角容差提高约两倍，有望降低空间太阳能聚光系统对精密跟踪机构的依赖，为未来月球原位资源利用提供一种可工程化的高温热源方案。下一步，团队将推进空间环境适应性试验、轻量化原理样机和月壤熔融系统联试，推动该技术从原理验证走向月面应用。
哈工大为论文唯一署名单位，机电工程学院博士研究生张彦龙为论文第一作者，航天学院激光空间信息全国重点实验室研究员郭朋真、空间环境与物质科学研究院（空间环境与物质作用全国重点实验室）研究员李丽芳为论文共同通讯作者。机电工程学院邓宗全院士对研究予以重要指导，宇航空间机构全国重点实验室、机电工程学院教授刘荣强、郭宏伟，机电工程学院博士研究生田梦凡、陈赟、孙星明（Zin Min Khant）、孔一鸣、高定坤、李苓豪等参与相关研究工作。
研究获国家重点研发计划、国家自然科学基金、空间环境与物质作用全国重点实验室基金、宇航空间机构全国重点实验室基金、激光空间信息全国重点实验室基金、中国工程院工程科技研讨会—空间智能机器人与机构创新发展等项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.eng.2026.08.029
