雖然太陽能是最豐富的能源之一,但它在地球表面是間歇性的,很大程度上取決于天氣。相比于地球表面,在太空中可以持續(xù)獲取陽光,太空中收集的太陽能能量大約是地球上太陽能電池板的5倍。美國國家空間學(xué)會2007年的一項(xiàng)研究估計(jì),地球同步軌道上半英里長的光電帶一年產(chǎn)生的能量相當(dāng)于地球上剩余的所有石油能量總和。
目前,研究人員不僅在研究如何從太空中捕獲太陽能,還在研究如何通過微波或紅外激光束將能量傳輸?shù)降厍?。加州理工學(xué)院(Caltech)最近宣布,其名為“空間太陽能演示器”(Space Solar Power Demonstrator,簡稱SSPD)的原型機(jī)已于1月3日發(fā)射進(jìn)入軌道。該樣機(jī)將測試用于在太空中收集太陽能的關(guān)鍵組件。
加州理工學(xué)院太空太陽能項(xiàng)目(Space Solar Power Project,簡稱SSPP)吸引了Irvine公司董事長、加州理工學(xué)院董事會終身成員Donald Brenn超過1億美元的投資。多功能演示器收集陽光,將其轉(zhuǎn)換為電能,并通過使用超輕結(jié)構(gòu)集成的無線射頻來傳輸能量。它是Momentus Vigoride宇宙飛船的一部分,由SpaceX的一枚火箭在運(yùn)輸6號任務(wù)中帶入太空。
SSPD部署技術(shù)
研究SSPD的工程師們探索了新的技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)以及復(fù)合材料,以克服重型太陽能電池和電力傳輸?shù)奶魬?zhàn)。他們制造的部件和太陽能電池重量輕、足夠耐用,可以部署在不可預(yù)測的太空條件下。
50公斤的SSPD將測試該項(xiàng)目的三個關(guān)鍵組件:
DOLCE(Deployable on-Orbit ultraLightComposite Experiment,可部署在軌超輕復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)):一個6英尺乘6英尺的結(jié)構(gòu),用于測試太陽能汽車和相控陣天線的新架構(gòu)。它采用超薄復(fù)合材料,具有卓越的效率和靈活性。其模塊化和部署機(jī)制將構(gòu)成一個千米規(guī)模的發(fā)電站;
ALBA(意大利語,意為“黎明”):一組32種不同類型的光伏電池,用于評估惡劣空間條件下的電池類型。一次成功的測試將提供哪些太陽能電池可以在這些惡劣環(huán)境中有效可靠運(yùn)行的數(shù)據(jù);
MAPLE(Microwave Array for Power-transferLow-orbit Experiment,低軌道能量傳輸實(shí)驗(yàn)微波陣列):一種輕量級微波功率天線陣列,它具有精確的定時控制,聚焦于地球上的兩個不同接收器,可根據(jù)需要向多個特定目標(biāo)進(jìn)行選擇性遠(yuǎn)程能量傳輸。它可以在不同空間條件下進(jìn)行功能驗(yàn)證和系統(tǒng)性能評估。
其他組件還有一個包含控制這些實(shí)驗(yàn)的Vigoride計(jì)算機(jī)接口的電子設(shè)備盒。這個盒子里裝有監(jiān)控實(shí)驗(yàn)進(jìn)展的攝像機(jī)。
定向無線傳輸是如何工作的?
電力發(fā)射陣列的概念是基于干擾的。如果一個源在空間中傳輸能量,那將是全方位的。但當(dāng)兩個或多個源發(fā)射時,將會有一個區(qū)域存在“建設(shè)性”干擾,即來自所有源的能量相加;同樣也有能量波相互抵消的區(qū)域,即“破壞性”干擾。
如果天線陣列中的所有發(fā)射機(jī)都是同相的(同時發(fā)射),將形成高方向性的高功率波束。加州理工學(xué)院的研究人員精確地控制陣列中每個天線的時間,改變其方向,將能量同時傳輸?shù)蕉鄠€接收器。天線分離及其相位在波束形成中起著重要作用。
發(fā)射驗(yàn)證器進(jìn)入軌道
作為Transporter-6任務(wù)的一部分,SSPD由SpaceX火箭運(yùn)載的MomentusVigoride飛船所攜帶?;鸺舜蠹s10分鐘到達(dá)所需的高度,之后Momentus飛船被部署到特定軌道上。
加州理工學(xué)院的研究小組計(jì)劃在幾周內(nèi)開始他們的實(shí)驗(yàn)。其中一些測試(如DOLCE)將快速執(zhí)行,而其他測試則需要更多時間。太陽能電池?cái)?shù)據(jù)的評估和收集將需要長達(dá)6個月的時間,以了解哪些技術(shù)是有效的。
審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:SpaceX火箭攜帶太陽能發(fā)電進(jìn)太空!
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