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衛(wèi)星首次成功向地球傳送太陽(yáng)能,證明天基能源可信性
研究人員朝著實(shí)現(xiàn)一個(gè)長(zhǎng)期夢(mèng)想邁出了小而必要的一步:在太空中收集太陽(yáng)能并傳回地球。6月1日,實(shí)驗(yàn)搭建者、美國(guó)加州理工學(xué)院宣布,1月發(fā)射的一顆衛(wèi)星已將微波束的能量導(dǎo)向太空中的目標(biāo),甚至還將一部分能量發(fā)送到地球的探測(cè)器上。“以前沒(méi)有人這樣做過(guò)。”歐洲空間局(ESA)太空科學(xué)家Sanjay Vijendran說(shuō),“他們通過(guò)展示這種能力,為這個(gè)夢(mèng)想的實(shí)現(xiàn)增加了信心?!?
加州理工學(xué)院研究人員探測(cè)到來(lái)自太空的微量微波束。圖片來(lái)源:ALI HAJIMIRI
長(zhǎng)期以來(lái),可靠性一直是太空太陽(yáng)能發(fā)電面臨的挑戰(zhàn)。為了產(chǎn)生與典型的燃煤或核電站一樣多的電力,衛(wèi)星需要覆蓋方圓數(shù)公里的收集區(qū)域,需要數(shù)百次發(fā)射和在軌組裝。美國(guó)宇航局在20世紀(jì)70年代能源危機(jī)期間策劃了一次任務(wù),但以當(dāng)時(shí)的技術(shù),這項(xiàng)由航天飛機(jī)搭載衛(wèi)星升空并由宇航員組裝的任務(wù)將耗資1萬(wàn)億美元。從那以后,就很少有人提及了。
如今,太空發(fā)生了變化。太陽(yáng)能電池和微波光束更便宜、更高效。組裝機(jī)器人將很快進(jìn)入軌道,SpaceX等公司已經(jīng)大幅削減了發(fā)射成本。ESA和英國(guó)政府最近委托有關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的研究表明,大型軌道發(fā)電機(jī)很快就能以與地面核電站相當(dāng)?shù)某杀景l(fā)電。
加州理工學(xué)院的這項(xiàng)任務(wù)旨在更進(jìn)一步開(kāi)發(fā)輕便、廉價(jià)和靈活的部件。微波發(fā)射器是一個(gè)由32個(gè)平面天線組成的陣列,排列在比餐盤(pán)稍大的表面上。通過(guò)改變發(fā)送到不同天線的信號(hào)的時(shí)間,研究人員可以控制陣列的波束。他們把它對(duì)準(zhǔn)一對(duì)微波接收器,然后隨意將光束從一個(gè)接收器切換到另一個(gè)接收器,并點(diǎn)亮每個(gè)接收器上的LED。
微波發(fā)射器的發(fā)射功率很小,只有200毫瓦,比手機(jī)攝像頭的光還暗。但該團(tuán)隊(duì)仍然能夠?qū)⑽⒉ㄊ虻厍?,并用接收器探測(cè)到它?!斑@是一個(gè)概念驗(yàn)證?!奔又堇砉W(xué)院電氣工程師Ali Hajimiri說(shuō),“它表明了整個(gè)系統(tǒng)可以做什么?!?
加州理工學(xué)院的航天器還有兩個(gè)計(jì)劃中的實(shí)驗(yàn)。其中一個(gè)正在測(cè)試32種不同的太陽(yáng)能電池,看哪一種能耐得住嚴(yán)酷的太空環(huán)境。第二個(gè)是一塊折疊的超輕復(fù)合材料,它將展開(kāi)成為一個(gè)兩米寬的帆狀結(jié)構(gòu)。雖然帆上不會(huì)安裝任何太陽(yáng)能電池,但它旨在測(cè)試未來(lái)發(fā)電站所需的輕薄、靈活的大型裝備。
人們對(duì)太空太陽(yáng)能的興趣似乎越來(lái)越大。ESA今年委托有關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了兩項(xiàng)關(guān)于軌道發(fā)電站潛在結(jié)構(gòu)的研究。Vijendran說(shuō),能源供應(yīng)公司已經(jīng)加入了這項(xiàng)工作。日本京都大學(xué)團(tuán)隊(duì)上個(gè)月宣布,他們將與日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)合作,在軌道上測(cè)試電力傳輸。
日本電氣工程師Naoki Shinohara說(shuō),他很高興聽(tīng)到加州理工學(xué)院取得成功的消息,“但同時(shí)我也很失望,因?yàn)槿毡救说哪繕?biāo)是在2025年進(jìn)行世界上第一個(gè)(無(wú)線電力傳輸)衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)”。
初創(chuàng)公司Virtus Solis Technologies也一直在測(cè)試電力傳輸,并計(jì)劃在2026年將一個(gè)試點(diǎn)工廠送入軌道。該公司首席執(zhí)行官John Bucknell表示,打算在10年內(nèi)向客戶提供商業(yè)電力?!疤仗?yáng)能利用技術(shù)是唯一一種清潔、可靠、可擴(kuò)展的能源技術(shù),是實(shí)現(xiàn)零碳排放的可靠途徑?!?
(作者 文樂(lè)樂(lè))
標(biāo)簽 科技前沿- 原標(biāo)題:衛(wèi)星首次成功向地球傳送太陽(yáng)能,證明天基能源可信性
- 責(zé)任編輯: 王濛 
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