雖然太陽能是最豐富的能源之一，但它在地球表面是間歇性的，很大程度上取決于天氣。相比于地球表面，在太空中可以持續(xù)獲取陽光，太空中收集的太陽能能量大約是地球上太陽能電池板的5倍。美國國家空間學(xué)會2007年的一項研究估計，地球同步軌道上半英里長的光電帶一年產(chǎn)生的能量相當(dāng)于地球上剩余的所有石油能量總和。

目前，研究人員不僅在研究如何從太空中捕獲太陽能，還在研究如何通過微波或紅外激光束將能量傳輸?shù)降厍?。加州理工學(xué)院(Caltech)最近宣布，其名為“空間太陽能演示器”(Space Solar Power Demonstrator，簡稱SSPD)的原型機已于1月3日發(fā)射進入軌道。該樣機將測試用于在太空中收集太陽能的關(guān)鍵組件。

加州理工學(xué)院太空太陽能項目(Space Solar Power Project，簡稱SSPP)吸引了Irvine公司董事長、加州理工學(xué)院董事會終身成員Donald Brenn超過1億美元的投資。多功能演示器收集陽光，將其轉(zhuǎn)換為電能，并通過使用超輕結(jié)構(gòu)集成的無線射頻來傳輸能量。它是Momentus Vigoride宇宙飛船的一部分，由SpaceX的一枚火箭在運輸6號任務(wù)中帶入太空。

SSPD部署技術(shù)

研究SSPD的工程師們探索了新的技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)以及復(fù)合材料，以克服重型太陽能電池和電力傳輸?shù)奶魬?zhàn)。他們制造的部件和太陽能電池重量輕、足夠耐用，可以部署在不可預(yù)測的太空條件下。

50公斤的SSPD將測試該項目的三個關(guān)鍵組件:

DOLCE(Deployable on-Orbit ultraLightComposite Experiment，可部署在軌超輕復(fù)合材料實驗)：一個6英尺乘6英尺的結(jié)構(gòu)，用于測試太陽能汽車和相控陣天線的新架構(gòu)。它采用超薄復(fù)合材料，具有卓越的效率和靈活性。其模塊化和部署機制將構(gòu)成一個千米規(guī)模的發(fā)電站；

ALBA(意大利語，意為“黎明”)：一組32種不同類型的光伏電池，用于評估惡劣空間條件下的電池類型。一次成功的測試將提供哪些太陽能電池可以在這些惡劣環(huán)境中有效可靠運行的數(shù)據(jù)；

MAPLE(Microwave Array for Power-transferLow-orbit Experiment，低軌道能量傳輸實驗微波陣列)：一種輕量級微波功率天線陣列，它具有精確的定時控制，聚焦于地球上的兩個不同接收器，可根據(jù)需要向多個特定目標(biāo)進行選擇性遠(yuǎn)程能量傳輸。它可以在不同空間條件下進行功能驗證和系統(tǒng)性能評估。

其他組件還有一個包含控制這些實驗的Vigoride計算機接口的電子設(shè)備盒。這個盒子里裝有監(jiān)控實驗進展的攝像機。

定向無線傳輸是如何工作的?

電力發(fā)射陣列的概念是基于干擾的。如果一個源在空間中傳輸能量，那將是全方位的。但當(dāng)兩個或多個源發(fā)射時，將會有一個區(qū)域存在“建設(shè)性”干擾，即來自所有源的能量相加；同樣也有能量波相互抵消的區(qū)域，即“破壞性”干擾。

如果天線陣列中的所有發(fā)射機都是同相的(同時發(fā)射)，將形成高方向性的高功率波束。加州理工學(xué)院的研究人員精確地控制陣列中每個天線的時間，改變其方向，將能量同時傳輸?shù)蕉鄠€接收器。天線分離及其相位在波束形成中起著重要作用。

發(fā)射驗證器進入軌道

作為Transporter-6任務(wù)的一部分，SSPD由SpaceX火箭運載的MomentusVigoride飛船所攜帶?；鸺舜蠹s10分鐘到達(dá)所需的高度，之后Momentus飛船被部署到特定軌道上。

加州理工學(xué)院的研究小組計劃在幾周內(nèi)開始他們的實驗。其中一些測試(如DOLCE)將快速執(zhí)行，而其他測試則需要更多時間。太陽能電池數(shù)據(jù)的評估和收集將需要長達(dá)6個月的時間，以了解哪些技術(shù)是有效的。

審核編輯 ：李倩