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

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，并且在很大程度上取決于天氣。然而，可以在太空中連續(xù)獲取陽光。太空中的太陽能收集產(chǎn)生的能量大約是地球上類似太陽能電池板的五倍。為了正確看待這一點，美國國家空間協(xié)會2007年的一項研究估計，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能，而且還在研究如何通過微波或紅外激光束將這種能量傳輸?shù)降厍颉＜又堇砉W(xué)院(Caltech)最近宣布，其稱為太空太陽能演示器(SSPD)的原型已于1月3日發(fā)射進入軌道。該演示器將測試旨在收集太空太陽能的關(guān)鍵組件。

加州理工學(xué)院太空太陽能發(fā)電項目(SSPP)已從歐文公司董事長兼加州理工學(xué)院董事會終身成員唐納德布倫那里吸引了超過1億美元的資金。多功能演示器收集陽光，將其轉(zhuǎn)化為電能，并使用超輕結(jié)構(gòu)進行集成，通過射頻(RF)無線傳輸能量。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且耐用，足以部署在不可預(yù)測的太空條件下。

50公斤的SSPD將測試該項目的三個關(guān)鍵組件：

1. DOLCE（可部署在軌超輕型復(fù)合材料實驗）：一個六英尺乘六英尺的結(jié)構(gòu)，用于測試太陽能車輛和相控陣天線的新架構(gòu)。它使用超薄復(fù)合材料實現(xiàn)卓越的效率和靈活性。它的模塊化和部署機制將組成一個公里級的星座，形成一個發(fā)電站。

2. ALBA（意大利語“黎明”的意思）：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。成功的測試將提供有關(guān)太陽能電池在這些環(huán)境中高效可靠運行的數(shù)據(jù)。

3. MAPLE（用于功率傳輸?shù)蛙壍缹嶒灥奈⒉嚵校阂环N輕型微波功率天線陣列，可精確定時控制，專注于地球上的兩個不同接收器，展示按需向多個特定目標(biāo)的選擇性遠距離功率傳輸。它執(zhí)行功能驗證并評估系統(tǒng)在不同空間條件下的性能。

其他組件包括一個與控制這些實驗的Vigoride計算機接口的電子設(shè)備盒。這個盒子由攝像頭組成，用于監(jiān)控實驗的進展。

定向無線電力傳輸如何工作？

功率發(fā)射器陣列的概念基于干涉。如果一個源在空間中傳輸能量，它將是全向的。但是，當(dāng)兩個或多個源傳輸時，會有一個區(qū)域存在建設(shè)性干涉，這意味著所有源的能量加起來。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天線的時間，改變其方向性并將能量同時傳輸?shù)蕉鄠€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?；鸺昧舜蠹s10分鐘到達預(yù)定高度，之后Momentus航天器被部署到軌道上。

加州理工學(xué)院的團隊計劃在幾周內(nèi)開始他們的實驗。其中一些測試（如DOLCE）將快速執(zhí)行。然而，其他任務(wù)將需要更多時間。太陽能電池數(shù)據(jù)的評估和收集將需要長達六個月的時間才能獲得有關(guān)哪些技術(shù)有效的新見解。