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2021年1月17日星期日

太阳能电台空间 - 科幻小说或未来的现实?

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                  图像信用: 太阳的spacetechnologies.com.au.

太空中的太阳能电站或所谓的基于空间的太阳能电力(SBSP)概念意味着捕获外层空间的太阳能并将其分配到地球。 1941年,科幻小说作家Isaac Asimov首先在短篇小说中写了基于空间的太阳能电站“Reason”。后来,美国航空航天工程师Peter Glaser在概念上写了第一篇技术文章–来自阳光的权力:未来,它发表在杂志“Science” (1968). 

在太空中产生太阳能具有许多优点。正如我们所知,地球’气氛吸收并反射一些阳光’光明。相当大量的传入太阳能(55–60%)通过地球的氛围丢失。因此,大气高于大气中的太阳能电池将收到更多的阳光,并且由于太阳始终在太空中闪耀着更多的电力。轨道太阳能电站将是清洁能源的无穷无尽的源泉。

其中一个主要挑战将使电力传递回地球。这个想法是将电力从太阳能电池转换为微波或激光,并将它们转移到地球上的天线’S表面。然后,天线将波浪转换回电力。 

最近,这英国政府揭示了一个雄心勃勃的新计划对于一个基于空间的太阳能发电站,可以收集太阳能并将其束到英国。据IT,轨道上的巨型太阳能卫星可以收获太阳能,并将其作为高频无线电波传输到连接到电力电网的地基接收器。

大问题是如何将如此大的结构发射到太空中。一种可能的解决方案是开发许多较小的卫星,可以容易地连接在空间中以形成单个太阳能电站。 2017年,加州理工学院的研究人员为模块化电站创造了一种模块化电站的原型,使用了数千个超轻的太阳能电池瓷砖。 

另一个相关的消息是利物浦大学的研究人员正在研究一个项目来设计和制造低成本,‘origami’由薄膜光伏电池组成的可展开结构纳入帆。可以在空间内配置一轮光伏太阳能帆,以提供大规模和多功能的空间太阳能(SSP)能量产生。 

此外,澳大利亚的公司太阳能空间技术,与基于美国的Mankins Space Technologies,Inc。(MSTI)合作,计划在地球静止轨道上开发,制造,部署和操作和操作的太阳能卫星(名为SPS-Alpha),以向澳大利亚网格提供基准能量2027. SPS-alpha首先检查了一个美国宇航局创新的先进概念(NIAC) 项目(2011-2012)。新颖的太阳能卫星被重新设计成可由许多可重复的构建块组成,可以在太空中组装而不是制造一个,昂贵的单个大型系统。这种方法使得建立平台的成本远低于传统卫星建筑方法。 SPS-alpha平台的尺寸适于以5的尺寸为5级(LCoE)的均线提供2.1 GW¢每千瓦时($,美国)超过30年的名义终身。 

日本研究领导的日本航空航天勘探机构一直在努力建立一个项目太阳能发电站很长一段时间。他们已经开发了设计并证明了三明治型太阳能卫星.

在我的帖子里“太阳能有趣的事实”我已经提到过中国设计了一个太阳能电力系统,他们的目标是在2050年之前进行操作。该系统应该能够将2GW的电力供应到地球上’S峰值性能的网格。 

似乎科学家们已经更接近在太空中建造太阳能电站。目前,我们依赖地球的材料来构建发电站,但也许有一天我们可以使用来自制造空间的资源,例如在月球上发现的材料。

构建太阳能电站的概念具有奇妙的起源,但现在正在研究几个国家,以及世界各地的许多科学家正在努力。由于轻质太阳能电池瓷砖和无线电力传输技术的快速进步,它可能会比我们想象的更快的未来现实。


2008年5月23日星期五

光伏和空间产业

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国际空间站
2001年12月的国际空间站。信贷:船员STS-108.,美国宇航局
在20世纪50年代和60年代开始,空间行业是第一款光伏的市场。光伏是浅色,“燃料”均可失重且自由采取。高成本从来都不是一个问题,因为钱永远不会是空间行业的问题。

1954年,贝尔实验室建造了第一张光伏模块。它被作为太阳能电池兑换,大多是一种好奇心,因为它太昂贵,无法获得广泛使用。贝尔实验室使用了一个名为Czochralski工艺的新过程,以开发第一个结晶硅光伏电池,其效率约为4%。 NASA将其集成到新的空间计划时,新技术得到了第一个主要的商业推动。

1955年,太阳能电池卫星能量供应的制备开始了。西部电气为太阳能电池生产提供销售商业许可证。 Hoffman Electronics - 半导体师推出了一种商业光伏产品,每款电池25美元的效率为2%,具有14兆瓦的功率。能源成本为每周1,785美元。

1957年,霍夫曼电子引入了8%效率的太阳能电池。一年后,1958年,同一家公司推出了一个9%效率的太阳能电池。为空间技术的目的生产了第一辐射防辐射硅太阳能电池。 1958年3月17日,第一个由太阳能电池供电的卫星, Vanguard I., 已启动,推出。系统连续运行8年。另外两个卫星,探险家III.Vanguard I.I,由美国人发起,俄罗斯人斯图尼克三世。

1959年,Hoffman Electronics引入了10%效率的商业上可获得的太阳能电池。美国人用9,600个细胞和探险家VII推出了卫星探险员vi。

1962年,钟太阳能电池供电Telstar.是世界上第一个通信卫星。

1964年 - 美国宇航局推出第一个雨云航天器 - 由470瓦光伏阵列提供动力的卫星。

1965年,日本卫星发射的日本科学计划开始了。次年,1966年,美国宇航局推出了第一个轨道天文天文台,由1千瓦光伏阵列提供动力,提供由地球滤出的紫外线和X射线波长中的天文数据’s atmosphere.

今天,空间行业仍然是光伏的重要用户,因为它们在空间中发挥着重要作用,为地球周围的轨道提供电力。太阳能电池实际上是所有卫星,包括用于通信,防御和科学研究的卫星。超过600,000个飞行证明的太阳能电池供电超过60颗卫星。

国际空间站使用多个太阳能阵列为船上的所有设备供电。空间和行星勘探任务的成功往往取决于他们的车载光伏电源—为实验提供电力,并将数据返回地球。三火星队 - Pathfinder Rover Sojourner., 精神机会,成功完成了他们的任务,由PV提供动力。
也可以看看: http://www.aerospaceweb.org/question/spacecraft/q0298b.shtmlhttp://mars.jpl.nasa.gov/MPF/roverpwr/power.html)