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英研发太阳能发电卫星群 可供电整座城市

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索理客 发表于 2012-5-24 17:38 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自： 中国–江苏–南京 教育网/中国药科大学教育网

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本帖最后由 公爵M16 于 2012-5-25 00:49 编辑

http://tech.sina.com.cn/d/2012-05-24/07387159677.shtml


                               
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最初，这些小型人造卫星并不能取代普通发电厂，却能为灾区或难以到达的偏远地区迅速提供电力。


                               
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太阳能卫星：这些研究人员的目的是建造一“群”一天内可为整座城市提供电力的人造卫星。


                               
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英国斯特拉思克莱德大学机械与航空航天工程系的马塞米利诺-瓦西里博士负责这项新研究。


                               
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研究人员已研发了一个可把太阳能送回地球的人造卫星网。

　　新浪科技讯 北京时间5月24日消息，据国外媒体报道，在地球上，由于造价高和面板效率低等因素，太阳能事业发展缓慢。但太阳能卫星的首次试验为“绿色能源”的可行性带来希望。英国斯特拉思克莱德大学研究人员已测试了太空设备，这是开发收集能量并通过微波或激光将其送回地球的太阳能电池板的第一步。
　　这些研究人员的目的是建造一“群”一天内可为整座城市提供电力的人造卫星。最初，这些小型人造卫星并不能取代普通发电厂，却能为灾区或难以到达的偏远地区迅速提供电力。地球上的一个“接收器”会把精确定位的微波或激光束变成可用电源。


　　在太空安置太阳能电池板的想法是一个备受争议的话题。但这项新研究至少证实了一个小型版本的可行性。英国斯特拉思克莱德大学机械与航空航天工程系的马塞米利诺-瓦西里博士是这项太空太阳能电池板研究的负责人，他说：“太空为收集太阳能提供了一个极其丰富的来源。不管一天什么时候或什么样的天气状况，我们在收集太阳能上都具备有利条件。在像撒哈拉沙漠一样的干燥地区，可以捕捉优质太阳能，却很难将其转变成电力，以供这些地区使用。但我们的新研究旨在解决这个难题，到时候我们可用太空中的太阳能电池板为这些难以到达的地区供电。”

　　瓦西里表示：“通过微波或激光，我们都能将太阳能发送到地球上，甚至直接送到特定地区。这会提供一个可靠的优质太阳能来源。由于它能持续不断地提供太阳能，所以不再需储存来自地面可再生能源的能量。刚开始，较小的人造卫星能为一座小村庄产生足够电力。但我们的目标是有朝一日将这项技术应用到一个足够大的太空结构中，这样一来它所收集的能量就能为一座大型城市提供充足电力了。”

　　4月份，斯特拉思克莱德大学的一个科学技术与工程学生团队开发了一个具有创新意义的“太空网”实验，它已在一艘从北极圈飞往太空边缘的火箭上进行。这个实验名为Suaineadh，苏格兰盖尔语的意思是“意外进展”。这是太空施工设计迈出的重要一步，证明了一个轻型旋转网状物上可以建造大型结构，为这个太阳能计划的第二步铺平了道路。

　　瓦西里表示：“Suaineadh实验的成功意味着我们可以进行太空太阳能计划的第二步了，也就是研究用于收集太阳能的反射器。当前这个名为‘自动膨胀式可适性面板’(SAM)的计划将测试一个超轻型细胞结构展开时的情况。这个结构一旦展开，就会变形。它由真空中自动膨胀的细胞组成，可通过纳米泵改变独立的体积。这个结构能复制存在于所有生物体内的天然细胞结构。细胞的独立控制便于我们将这种结构变成一个收集日光、并将其发射到太阳能电池板的太阳能集中器。通过组装数以千计的小型个体单位，同一个结构还能用于建造大型太空系统。”


　　这个计划是一个美国宇航局先进理念研究所(NIAC)研究的一部分，美国“阿耳特弥斯创新”公司的约翰-曼金斯是该研究负责人。斯特拉思克莱德大学是一个国际联盟欧洲地区的代表。该联盟由美国研究人员和一个由神户大学信行贺屋教授率领的日本科研团队组成。日本神户大学在无线电力传输方面占有世界领先地位。

　　美国宇航局先进理念研究所的这项研究为大型太阳能人造卫星证明了一个新的设计方案。斯特拉思克莱德大学研究人员的任务是为结构要素提出新颖的解决方法，同时为轨道和轨道控制找到新的解决方案。

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购买望远镜就在牧夫天文商城
hhbb 发表于 2012-5-24 18:58 | 显示全部楼层 来自： 中国–湖北–武汉 联通
高达前传！
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天文之乐 发表于 2012-5-24 19:42 | 显示全部楼层 来自： 中国–云南–昆明 电信
以后大型卫星多了后是不是经常能看见日食呢？
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智子 发表于 2012-5-25 05:18 | 显示全部楼层 来自： 中国–北京–北京 中国学术信息中心
简单来说，是把光聚焦后送回地面发电，还是发电后用微波传回地面？
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wisywyx 发表于 2012-5-25 09:16 | 显示全部楼层 来自： 中国–四川–成都 电信
用微波传回地面，会不会对地面人员造成电磁辐射伤害？
如果聚焦区域小，则辐射强度太高，对生物不安全；如果聚焦区域大，则需要多大的天线阵才能接收啊

激光也一样，那个区域的人往天上看一眼，就瞎了……

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gohomeman1
瞎倒是不会，但确实可能会影响大气环境。  详情 回复 发表于 2012-5-26 10:42
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浪淘沙 发表于 2012-5-25 12:14 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–杭州 华数宽带
卫星的轨道维持能否直接利用太阳能？
要不然，燃料用完了，卫星就会掉下来了。经常派飞船上去加燃料，这个费用也不低啊。

点评

gohomeman1
以前的版本是在同步轨道的，所以基本不存在你说的轨道维持问题。 现在我认为轨道至少在1500km以上，理应避开普通低轨道卫星的密集区。这样的卫星轨道能维持1万年以上，完全够用了（事实上只要能维持千年以上就足够  详情 回复 发表于 2012-5-26 10:41
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gohomeman1 发表于 2012-5-26 10:41 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–宁波 电信
浪淘沙 发表于 2012-5-25 12:14

                               
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卫星的轨道维持能否直接利用太阳能？
要不然，燃料用完了，卫星就会掉下来了。经常派飞船上去加燃料，这个 ...

以前的版本是在同步轨道的，所以基本不存在你说的轨道维持问题。

现在我认为轨道至少在1500km以上，理应避开普通低轨道卫星的密集区。这样的卫星轨道能维持1万年以上，完全够用了（事实上只要能维持千年以上就足够了，千年后的科技进步，我们不用考虑这么远的）。

我倒是突然想到一个问题，高功率微波经过大气的环境影响先不说（谁都无法保证）；这个辐射束对下面经过的卫星是不是成为杀手呢？

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gliese581
轨道维持是需要的吧,不仅仅是大气问题,还要考虑地球引力场的不均匀,同步卫星也要经常轨道维持  详情 回复 发表于 2012-5-27 06:40
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gohomeman1 发表于 2012-5-26 10:42 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–宁波 电信
wisywyx 发表于 2012-5-25 09:16

                               
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用微波传回地面，会不会对地面人员造成电磁辐射伤害？
如果聚焦区域小，则辐射强度太高，对生物不安全；如 ...

瞎倒是不会，但确实可能会影响大气环境。
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wisywyx 发表于 2012-5-26 12:48 | 显示全部楼层 来自： 中国–四川–成都 电信
本帖最后由 wisywyx 于 2012-5-26 12:49 编辑

若要供应一个大中城市，以年耗电10万亿瓦时为例，需要的功率为1GW，下面估算一下：
定向微波的波束宽度估计有1度

100km的轨道，波束正投影有1.7km，能量密度110W/m^2，这个不小了
1500km的轨道，波束正投影有26km，这么大的天线阵有点悬

卫星姿态控制很重要哦，要是波束偏了，就成微波武器/电子战武器了
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浪淘沙 发表于 2012-5-26 22:24 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–杭州 华数宽带
gohomeman1 发表于 2012-5-26 10:41

                               
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以前的版本是在同步轨道的，所以基本不存在你说的轨道维持问题。

现在我认为轨道至少在1500km以上，理应 ...


结合9楼朋友的说法，如果不是同步卫星，那么这个卫星在不停地移动（相对地面），它发的微波又如何对准地面上同一个点？
当它转到地球的另一面，它又如何把微波传到我们这个城市？
看来是还是要把轨道定在3.6万公里的同步轨道上，才好控制微波的方向啊。

另外一个就是你解释的轨道维持，似乎只适用于普通卫星吧。
如果是专门用来发电的太阳能卫星，那么它的太阳能电板的面积是非常大的。受到的光压应当也不小啊。这个光压会不会让卫星产生漂移呢？
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gohomeman1 发表于 2012-5-26 23:39 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–宁波 电信
浪淘沙 发表于 2012-5-26 22:24

                               
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结合9楼朋友的说法，如果不是同步卫星，那么这个卫星在不停地移动（相对地面），它发的微波又如何对准地 ...

光压的问题，以前倒是没听谁提到过。显然，光压是个问题。

但是，我想先问一下你，理论上地球受到的光压极大，为何45亿年过去了，地球没有被太阳光压得远离太阳呢？要知道在宇宙中，既使极微小的加速度，累积45亿年也会产生巨大的效应的。
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三叶观天 发表于 2012-5-27 00:14 | 显示全部楼层 来自： 中国–广西–南宁 电信/IDC机房
这个东西YY了很多年了，都没实现过，估计第一次实现可能被美弟用到军事用途——太空微波武器

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浪淘沙
太空激光炮，哪国惹了它，就直接把哪国的卫星烧掉。  发表于 2012-5-27 09:09
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gliese581 发表于 2012-5-27 06:40 | 显示全部楼层 来自： 中国–上海–上海–长宁区 电信/普陀区电信
gohomeman1 发表于 2012-5-26 10:41

                               
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以前的版本是在同步轨道的，所以基本不存在你说的轨道维持问题。

现在我认为轨道至少在1500km以上，理应 ...

轨道维持是需要的吧,不仅仅是大气问题,还要考虑地球引力场的不均匀,同步卫星也要经常轨道维持
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远山的男孩 发表于 2012-5-27 08:13 | 显示全部楼层 来自： 中国–北京–北京 电信
记得以前的版本是在太空放一个大面积的反射膜，给断电的灾区照明不是送电。
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浪淘沙 发表于 2012-5-27 09:07 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–杭州 华数宽带
gohomeman1 发表于 2012-5-26 23:39

                               
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光压的问题，以前倒是没听谁提到过。显然，光压是个问题。

但是，我想先问一下你，理论上地球受到的光压 ...

嗯，地球受光压问题，去年讨论很激烈。
熊等高手认为，地球受到的光压已经在几十亿年内平衡了。如果没有光压，地球轨道可能要稍稍往里面挪一点。
直接绕太阳转的卫星，也是同理。
（但我还是没完全搞明白。惭愧。）

但地球上空的卫星，如果太阳能电板太大的话，这个光压问题，还有请朋友们继续讨论，解释一下。

关于同步通信卫星的轨道维持，似乎也很费燃料的。一般的卫星设计寿命往往只有十来年，这主要还是燃料有限的问题，而不是卫星上的电子设备不耐用的问题。
所以要想让卫星在天上转一千年（就算一百年也行啊）而不主动给它加燃料，似乎不太现实。

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gohomeman1
看来轨道维持也确实是个问题……，这样就大大减损了该方案的经济性  详情 回复 发表于 2012-5-27 20:52
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gohomeman1 发表于 2012-5-27 20:52 | 显示全部楼层 来自： 中国–浙江–宁波 电信
浪淘沙 发表于 2012-5-27 09:07

                               
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嗯，地球受光压问题，去年讨论很激烈。
熊等高手认为，地球受到的光压已经在几十亿年内平衡了。如果没有 ...

看来轨道维持也确实是个问题……，这样就大大减损了该方案的经济性
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