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心智觀察所：中國科學家提出全新太空太陽能電站設計，有望根本解決全球能源問題
"核心艙除了滿足基本的發(fā)電功能外，還剩余大量的內(nèi)部空間，可以搭載其他設備作為空間站使用，"研究人員解釋，"對于深空探測等任務，還可通過其進行遠程電力供應。"
據(jù)研究論文詳細介紹，SSPS-CMCA的總體結構包括發(fā)電子衛(wèi)星和微波傳輸子衛(wèi)星兩大部分。發(fā)電子衛(wèi)星由圓柱形核心艙、光伏發(fā)電陣列、環(huán)形聚光陣列以及整體桁架組成。其中圓柱形核心艙采用標準化的模塊設計，兩端可進行對接，便于航天器在太空中組裝。光伏發(fā)電陣列貼裝于圓柱形核心艙側面，通過一定的串并組合連接到電源總線上。
微波傳輸子衛(wèi)星的設計同樣精巧，包括與發(fā)電子衛(wèi)星相同的圓柱形核心艙、相控天線陣列以及方形桁架。相控天線陣列是該系統(tǒng)的關鍵部件，它能通過軟件實現(xiàn)極快的角度切換和對地定向，大大減少了傳統(tǒng)系統(tǒng)對衛(wèi)星姿態(tài)控制的嚴格要求。
研究團隊在功率和尺寸設計方面做了詳盡計算。整個系統(tǒng)的投影面積約為4平方公里，其中單個發(fā)電子衛(wèi)星對應的地面接收功率為0.25吉瓦，外圈圓柱直徑為1公里，高度同樣為1公里。微波傳能子衛(wèi)星的面陣長為800米，高為750米，寬約600米。系統(tǒng)采用5.8GHz頻段的微波傳輸技術，對應的地面接收陣列設計為長3.2公里、寬3公里的長方形陣列。
為了解決SSPS在軌道上的控制問題，研究人員提出了兩種解決方案：一是在核心艙的星載設備中設置標準化的動量輪模塊；二是采用電力推動發(fā)動機組裝于圓柱母線上?？紤]到SSPS-CMCA的龐大體積，研究者設計了分組發(fā)射、太空組裝的實施方案，即先將各模塊發(fā)射至低地球軌道完成組裝，再通過專門的動力艙將整體系統(tǒng)送至地球同步軌道。
雖然SSPS-CMCA方案在可行性上有了顯著提升，但從概念到實際運行，仍面臨不少挑戰(zhàn)。巨型結構的太空建造、高效率的無線能量傳輸、大規(guī)模組件的可靠性等問題，都需要進一步研究和突破。
不過，隨著各國航天技術的快速發(fā)展和對可再生能源需求的不斷增長，空間太陽能電站正逐漸從科幻走向現(xiàn)實。中國、美國、日本和歐洲都在加速相關研究，希望在這一潛在的能源革命中占據(jù)先機。
專家認為，SSPS-CMCA方案為空間太陽能電站的實際工程建設提供了一條切實可行的路徑。如果這一技術能夠成功實現(xiàn)，將從根本上改變?nèi)祟惖哪茉锤窬郑瑸榻鉀Q地球能源短缺和環(huán)境污染問題開辟新的可能。
研究人員表示："我們的設計方案與現(xiàn)有的SSPS概念相比，具有較高的應用可行性、使用性能和擴展性，對實際的SSPS建設工程有較好的參考意義"。同時，心智觀察所還發(fā)現(xiàn)，沈陽航空航天大學在空間太陽能電站領域已經(jīng)申報多項技術專利，楊靖宇團隊的主要研究方向也包括了空間太陽能電站能量傳輸系統(tǒng)智能協(xié)同與控制。
活躍的中國研究力量讓我們有理由相信，這種革命性的能源系統(tǒng)有望在未來一個不長的時間內(nèi)從概念變?yōu)楝F(xiàn)實，為人類可持續(xù)發(fā)展提供源源不斷的清潔能源，其對人類文明的意義，也將遠在星鏈之上。
標簽 心智觀察所- 原標題：中國科學家提出全新太空太陽能電站設計，有望根本解決全球能源問題
- 責任編輯: 李昊
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