地球上的太陽能電池板可以提供清潔的電力來源,但它們可能是景觀上的一個污點,而且在天黑的時候幾乎沒有用?,F在,美國加州理工學院的科學家提供了一個世界首創的解決方案,用航天器向地球傳送太陽能。
據報道,該項目由加州帕薩迪納市加州理工學院的太空太陽能項目(SSPP)領導,開發了一個名為MAPLE的航天器。MAPLE是“功率傳輸低軌道實驗微波陣列”的簡稱,它于今年1月3日從卡納維拉爾角搭乘火箭Transporter-6發射升空。
MAPLE從太空傳輸太陽能示意圖。
(資料圖片僅供參考)
MAPLE配備的太陽能電池板能夠承受“惡劣的太空環境”,包括劇烈的溫差和太陽輻射。
“太空太陽能”,是一個由科幻作家艾薩克·阿西莫夫在1941年提出的概念,有可能產生比地球表面任何位置的太陽能電池板多八倍的能量。
專家們希望它能為化石燃料,甚至是地熱、風能和核能等可再生能源提供一個更好的綠色替代。
加州理工學院電氣工程教授哈吉米里(Ali Hajimiri)表示,通過迄今為止進行的實驗得到確認,MAPLE可以成功地將電力傳輸給太空中的接收器。研究團隊還能夠對該陣列進行編程,使其能量指向地球。
據悉,地球上的太陽能電池板是由多個“太陽能電池”組成的,這是將來自太陽的輻射轉換成電能的小裝置。
自19世紀末以來,地球上一直存在著太陽能電池,目前產生了世界上約4%的電力,此外還為國際空間站提供電力。
但對該技術的批評者指出,在一年中大部分時間都是多云天氣的國家,如英國,它們往往無法工作。
該技術普遍存在的其他問題是,這些電池板占用了大量土地,可能會有礙觀瞻,而且往往是在可以騰出其他用途的綠地上。
加州理工學院的團隊表示,MAPLE的發射器將太陽能轉換成可以傳輸到地球的形式,如激光或微波。
發射器陣列可以將能量傳送到所需的地點,如地球上的接收站,再將電力輸送到國家電網。
正在太空工作的MAPLE航天器。
該團隊表示,MAPLE由一個靈活的輕型微波功率發射器陣列組成,該陣列由使用低成本硅建造的電子芯片驅動。
它們需要具有靈活性,以便能夠折疊成一個可以用火箭運輸的包裝,然后在進入軌道后展開,就像美國宇航局(NASA)的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)一樣。
研究團隊在校園樓頂上接收到MAPLE發射的太陽能。
MAPLE的發射能量被加州理工學院校園內一棟大樓屋頂上的接收器檢測到。
專家們表示,接收到的信號出現在“預期的時間和頻率”,并且根據其從軌道上的旅行預測,有正確的頻率變化。
哈吉米里教授表示,從來沒有人在太空中演示過無線能量傳輸,研究團隊正在用靈活的輕質結構和自創的集成電路來做到這一點,這是世界首次。
專家們的終極設想是搭建一個“航天器星座”,從太空向地面傳輸太陽能。
據悉,專家們的終極設想是搭建一個“航天器星座”,收集陽光,將其轉化為電能,然后在需要的地方以無線方式長距離傳輸電能,這可能對目前無法獲得可靠電力的地方特別重要。
目前還不清楚軌道上的MAPLE航天器是否將構成這個“星座”的基礎。
根據加州理工學院團隊的說法,這項技術還沒有準備好大規模采用,因為太陽能發電和傳輸需要重新考慮在太空中大規模使用。
太陽能電池板笨重,使得它們的發射成本很高,而且它們需要大量線路來傳輸電力。
哈吉米里教授的團隊現在正在評估該系統中各個元素的性能,這是一個“艱苦的過程”,可能需要半年時間。
一旦完成,它將使該團隊能夠整理出不正常的情況,并將其追溯到各個單元,為下一代系統提供參考方案。
據報道,英國政府也在研究在太空建造太陽能發電廠的可行性。
2020年,英國政府委托對這種太陽能發電站的概念進行新的研究,作為滿足地球日益增長的能源需求的一種方式。
文/南都記者 陳林
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