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中国准备建造太空太阳能发电站

2022-06-23 09:22:46 国内新闻 加入收藏
中国在太空建设太阳能电站的努力取得了里程碑式的进展,该电站将外层空间的阳光转化为电力供应,以驱动卫星在轨道上运行或将电力传输回地球。




中国在太空建设太阳能电站的努力取得了里程碑式的进展,该电站将外层空间的阳光转化为电力供应,以驱动卫星在轨道上运行或将电力传输回地球。

西电大学的一个研究小组本月完成了世界上第一个全链条、全系统的空间太阳能电站地面验证,展示了名为“逐日”的未来项目的多个关键诀窍。

空间太阳能发电站(SSPS)是一项热点技术,是一种空间发电系统,用于收集太阳能,然后将其转化为电能,然后转化为微波。太阳光在大气层外比较明亮,几乎整天都在发光。

接下来,微波中的能量将被传送到太空或地球表面的接收天线并由其收集,天线将微波转换回电能。

验证的关键技术包括高效聚光与光电转换、微波转换、55米微波发射与波形优化、微波束指向测量与控制、微波接收与整流、智能机械结构设计等。

在西安大学南校区,矗立着一座75米高的钢结构建筑。这是逐日的地面核查设施。

承担着模拟地面发电和输电的任务。主要的技术挑战是将不同形式的能量变化过程中的能量损失降到最低。

首先,研究人员根据太阳高度调整巨大的聚光镜的角度。透镜的中心是连接到发射天线的太阳能电池阵列。他们测试了将微波远程传送给接收天线的天线。

100多名研究人员和学生参加了这个项目。经过他们的努力,验证于6月5日顺利通过了考试,比预期提前了大约三年。


热点技术

1968年,美国科学家、航空航天工程师彼得·爱德华·格拉泽(Peter Edward Glaser)提出了利用卫星将太阳能从太空传送到地球的想法。

美国宇航局前物理学家约翰曼金斯(johnc.Mankins)在2012年提出了一种称为SPS-ALPHA(太阳能卫星通过任意大的相控阵)的方法。2015年,美国诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman Corporation)在三年内赞助了一项1750万美元的研究,用于制定空间太阳能倡议(SSPI)。

段在2013年底提出启动中国自己的倡议,然后他的团队提出了中国的技术方法欧米茄。

“与阿尔法相比,欧米茄的发电效率提高了24%左右,而且很容易控制,散热性也更好,”

日本已将太空太阳能发电技术纳入国家太空发展计划。其科学家在2015年测试了55米远程微波传输,显示了其在无线能量传输方面的技术优势。

然而,段说,日本的实验并不是全链条的,因为它缺乏光电转换的测试。

路线图

此外,中国国有航天器制造商中国空间技术研究院(China Space Technology)的工程师本月早些时候在《中国空间科学与技术》(China Space Science and Technology)杂志上发表的一份研究报告中透露了推广这一突破性技术的蓝图。

根据计划,2028年将在近地轨道上进行空间高压传输和无线电力传输实验。

这颗卫星将能够发电10千瓦,并携带四分之一的太阳能电池阵列、一个微波发射天线、一个低功率激光传输有效载荷和一个几米的发射阵列,以便在距轨道400公里的距离内测试电力传输。

到2030年,他们计划将太阳能电池阵列扩大到100千瓦,并测试中功率激光传输距离36000公里。

到2035年,微波发射天线预计将扩大到100米左右,再加上10兆瓦的发电量。2050年的目标是建造一座商业运营的太阳能发电厂,发电量为20亿瓦,配有一个约1公里长的天线和复杂的太阳能电池阵列,将在太空组装。

“空间到地球的传输是我们的最终目标,它需要多年的工作,”段说。“但我们可以实现一些近期目标。”

段说,太空中的太阳能首先可以用来给中小型卫星充电。“现在,它们必须用大量有效载荷的太阳能电池板发射,而太阳能电池板在绕地球轨道运行时无法在阴影区域获取电力。”

据段说,在不久的将来,这些卫星将配备可折叠的接收天线,同时去掉这些太阳能电池板。



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