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在SpaceX最近的發(fā)射中，加州理工學(xué)院將其太空太陽(yáng)能演示器(SSPD)送入軌道，以收集太空中的太陽(yáng)能并將其傳輸?shù)降厍颉?/p>

雖然太陽(yáng)能是最豐富的能源之一，但它在地球表面是間歇性的，并且在很大程度上取決于天氣。然而，可以在太空中連續(xù)獲取陽(yáng)光。太空中的太陽(yáng)能收集產(chǎn)生的能量大約是地球上類似太陽(yáng)能電池板的五倍。為了正確看待這一點(diǎn)，美國(guó)國(guó)家空間協(xié)會(huì)2007年的一項(xiàng)研究估計(jì)，地球同步軌道上半英里帶的光伏發(fā)電產(chǎn)生的能量相當(dāng)于地球上一年剩余的所有石油。

(相關(guān)資料圖)

加州理工學(xué)院的太空太陽(yáng)能演示器

研究人員現(xiàn)在不僅在研究如何在太空中捕獲太陽(yáng)能，而且還在研究如何通過(guò)微波或紅外激光束將這種能量傳輸?shù)降厍?。加州理工學(xué)院(Caltech)最近宣布，其稱為太空太陽(yáng)能演示器(SSPD)的原型已于1月3日發(fā)射進(jìn)入軌道。該演示器將測(cè)試旨在收集太空太陽(yáng)能的關(guān)鍵組件。

加州理工學(xué)院太空太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目(SSPP)已從歐文公司董事長(zhǎng)兼加州理工學(xué)院董事會(huì)終身成員唐納德布倫那里吸引了超過(guò)1億美元的資金。多功能演示器收集陽(yáng)光，將其轉(zhuǎn)化為電能，并使用超輕結(jié)構(gòu)進(jìn)行集成，通過(guò)射頻(RF)無(wú)線傳輸能量。它是Momentus Vigoride航天器的一部分，由執(zhí)行Transporter-6任務(wù)的SpaceX火箭運(yùn)載發(fā)射。

為SSPD部署的技術(shù)

從事SSPD工作的工程師探索了新技術(shù)、架構(gòu)、復(fù)合材料和結(jié)構(gòu)，以克服重型太陽(yáng)能電池和電力傳輸?shù)奶魬?zhàn)。他們制造的部件和太陽(yáng)能電池重量輕且耐用，足以部署在不可預(yù)測(cè)的太空條件下。

50公斤的SSPD將測(cè)試該項(xiàng)目的三個(gè)關(guān)鍵組件：

1. DOLCE（可部署在軌超輕型復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)）：一個(gè)六英尺乘六英尺的結(jié)構(gòu)，用于測(cè)試太陽(yáng)能車輛和相控陣天線的新架構(gòu)。它使用超薄復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)卓越的效率和靈活性。它的模塊化和部署機(jī)制將組成一個(gè)公里級(jí)的星座，形成一個(gè)發(fā)電站。

2. ALBA（意大利語(yǔ)“黎明”的意思）：一組32種不同類型的光伏電池，用于評(píng)估惡劣空間條件下的電池類型。成功的測(cè)試將提供有關(guān)太陽(yáng)能電池在這些環(huán)境中高效可靠運(yùn)行的數(shù)據(jù)。

3. MAPLE（用于功率傳輸?shù)蛙壍缹?shí)驗(yàn)的微波陣列）：一種輕型微波功率天線陣列，可精確定時(shí)控制，專注于地球上的兩個(gè)不同接收器，展示按需向多個(gè)特定目標(biāo)的選擇性遠(yuǎn)距離功率傳輸。它執(zhí)行功能驗(yàn)證并評(píng)估系統(tǒng)在不同空間條件下的性能。

其他組件包括一個(gè)與控制這些實(shí)驗(yàn)的Vigoride計(jì)算機(jī)接口的電子設(shè)備盒。這個(gè)盒子由攝像頭組成，用于監(jiān)控實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展。

定向無(wú)線電力傳輸如何工作？

功率發(fā)射器陣列的概念基于干涉。如果一個(gè)源在空間中傳輸能量，它將是全向的。但是，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)源傳輸時(shí)，會(huì)有一個(gè)區(qū)域存在建設(shè)性干涉，這意味著所有源的能量加起來(lái)。同樣，也有能量波相互抵消的區(qū)域，即相消干涉。

如果天線陣列中的所有發(fā)射器同相（同時(shí)發(fā)射），將形成具有高方向性的高功率波束。加州理工學(xué)院的研究人員精確控制陣列中每個(gè)天線的時(shí)間，改變其方向性并將能量同時(shí)傳輸?shù)蕉鄠€(gè)接收器。天線分離及其相位在波束成形中起著重要作用。

作為Transporter-6任務(wù)的一部分，SSPD由SpaceX火箭上的Momentus Vigoride航天器攜帶。火箭用了大約10分鐘到達(dá)預(yù)定高度，之后Momentus航天器被部署到軌道上。

加州理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在幾周內(nèi)開始他們的實(shí)驗(yàn)。其中一些測(cè)試（如DOLCE）將快速執(zhí)行。然而，其他任務(wù)將需要更多時(shí)間。太陽(yáng)能電池?cái)?shù)據(jù)的評(píng)估和收集將需要長(zhǎng)達(dá)六個(gè)月的時(shí)間才能獲得有關(guān)哪些技術(shù)有效的新見解。