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X-37B太空飞机实验,测试将太阳能发送到地球的技术

X-37B太空飞机实验,测试将太阳能发送到地球的技术

本周,美国空军第六次发射X-37B自主太空飞机进入轨道时,它正在进行一项实验,探索将太阳能从太空发射到地球的可能性。光伏射频天线模块(PRAM)是由美国海军研究实验室(NRL)建造的,以了解基本技术在实际空间条件下是如何工作的。

利用太阳能并不是太空应用的新想法。事实上,这个想法可以追溯到20世纪早期,并在1958年3月17日发射的第一颗先锋卫星上得到了实际应用。从那以后,太阳能电池阵列在大多数太空任务中都很常见。然而,PRAM的设计是为了更雄心勃勃的应用技术,而不仅仅是为航天器或仪器提供动力。

在地球上使用太阳能电池板有很多缺点。除了夜间的问题、恶劣的天气和阳光角度的变化,还有一个根本性的挫折,即穿过大气层的阳光会被严重过滤,尤其是在可见光谱的蓝色部分。

理想情况下,太阳能发电厂的最佳选址是在轨道上。在那里,光是不过滤的,一天24小时都在照射,可以以恒定的角度照射,对植物输出的唯一限制是其阵列的大小。不幸的是,这也意味着要找到一根非常长的延长线来将电力输送到地球。

另一种方法是将太阳能电池阵列的能量转化为微波,并将其发射到地球表面的集热器上,再将其转化为电能。这个想法可以追溯到几十年前,是杰拉德·奥尼尔太空殖民地计划的关键部分,但直到现在,它仍然是实验室里的一个新奇玩意。

PRAM首席研究员保罗?贾菲(Paul Jaffe)表示:“据我们所知,这个实验是首次在轨道上测试专门为太阳能卫星设计的硬件,它可能在我们的能源未来发挥革命性作用。”

PRAM包括一个12英寸(30厘米)的方形模块,带有太阳能电池板和微波能量发射器。之所以使用微波,是因为微波的概念是通过地球的大气层发射能量,而对于其他目标,如月球,由于缺少大气层,可能会使用激光。根据NRL,实验的目的是研究该技术的能量转换过程、热性能和效率。

根据PRAM的研究结果,下一步将是建立一个全功能的原型系统,安装在一个定制的宇宙飞船上,将能量传送回地球。虽然将这种技术转化为大规模的商业能源可能还需要几十年的时间,但NRL表示,近期的应用可能是将能源传送到偏远地区,比如前沿军事基地和灾难响应地区。

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