星期二, 4月 1

美國海軍計劃從太空太陽能到傳輸能到地面

 美國高層公佈了一項從太空向地球傳輸能量的未來計劃。他們認為,一大批空間太陽能組件可把太陽能發送到地球上。這個激進方案可用來為軍事設施,甚至大城市供電。


  美國海軍研究實驗室的飛船工程師保羅-賈菲博士已經製成兩種可以用來捕獲並傳送太陽能的組件,並已進行過試驗。該方案採用的是一種“三明治”組件,它把所有電子元件都塞在2個正方形面板之間。上面的一塊是光電板,可吸收陽光。夾在中間的一個電子系統會把太陽能轉變成無線電射頻,而位於下方的天線可把能量傳輸給地面目標。這些組件將由機器人在太空組裝在一起,形成一顆直徑1公里的功能強大的衛星。

  第二種設計方案(一種“升級”組件)修改了“三明治”設計,它將兩個面板打開,讓它接觸更多陽光,而自身溫度不會升得太高,因此這使它變得更有效。即使是美國海軍自己,也承認該計劃聽起來很像是科幻情節。賈菲說:“在沒有嘗試以前,很難說這是不是胡說八道!把沉重的東西送入太空需要支付高昂費用。”


  因此,找到一種能夠確保組件較輕的方法,是他設計的重要組成部分。他的“三明治”組件比以前製造的任何此類東西的效率高4倍。他還有用來解決溫度過高問題的新穎方法,即採用“升級”組件。這種升級組件設計目前正在申請專利,它把“三明治”結構展開,讓它看起來更像是一個Z字形結構。這有助於熱更有效地發生輻射,因此該組件能接收到強度更高的陽光,但它並不會因此升溫太高。賈菲稱,與以前為空間太陽能發電製造的“三明治”組件相比,海軍研究實驗室的設計的效率是它們的4倍。“我們的一個關鍵性、前所未有的貢獻,已經在像空間的環境下進行了試驗。”

  使用另一個機構的專用真空室費用很高昂,因此賈菲打造了屬於自己的真空室。他說:“它是用借來的碎片一點點拼湊起來的。”空間太陽能發電的一個主要反對意見,是借助天線讓集中在一起的能量束穿越地球大氣層的想法。但是我們已經借助無線電射頻和微波輸送數量更少一些的能量。賈菲說:“人們可能不會把無線電波與攜帶能量聯繫在一起,因為他們認為這些是通訊系統,例如廣播設、電視或者是手機。他們並不認為無線電波竟能攜帶大量非常有用的能量。”

  有些方法可以減輕這種擔憂。首先,天線只向一個特殊接收器發送能量。其次,與雷達所需的密度更高的能量相比,借助微波發送能量或許引起人們反感的可能性更小一些。第三,低頻發送能量,增加天線和接收器的尺寸,但需減小能量的密集度。
  賈菲說:“這項計劃最關鍵的所在是規模。”他設想了一個直徑1公里的組件陣列。國際空間站是迄今為止唯一一個已經組裝在一起的衛星。它的長度比一個美式橄欖球場還長一些,賈菲正在談論的這個組件陣列的跨度將會是它的9倍。這些組件將會被分開發射升空,然後由機器人在太空把它們組裝在一起。海軍研究實驗室空間機器人集團已經推進了這項研究工作。賈菲說:“關於這項研究,另一個亟待完善的領域是用來反射和把陽光集中到組件上的系統。”
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