美空軍X-37B第六次升空將測試在太空收集太陽能並傳回地面
美國空軍的X-37B自主航天飛機已經於本週第六次發射進入太空軌道,將攜帶多種實驗品,並進行各種秘密測試。而其中一項測試就是探索能否在太空中將太陽能發射到地球。美國海軍研究實驗室(NRL)為此製造了光伏射頻天線模塊(PRAM),目的是觀察這項技術在實際太空條件下的工作情況。
在太空中利用太陽能並不是一個新奇的想法,事實上該想法可以追溯到20世紀初,並在1958年3月17日發射的第一顆”先鋒號”衛星上首次得到了實際應用。從那以後,太陽能陣列在大多數太空任務中都很常見。然而,PRAM的設計目的是為了使這項技術得到更多的應用,而不僅僅是為航天器或儀器供電。
在地球上使用太陽能面板存在很多問題,除了夜間、惡劣天氣和太陽光角度的變化等問題外,還有一個基本的缺點,那就是穿過大氣層的太陽光會被嚴重過濾,尤其是可見光光譜中的藍色部分。
理想情況下,太陽能發電站的最佳地點應該是在軌道上。在那裡,光線不需要過濾,每天24小時照射,可以保持恆定的角度,而且對電站輸出的唯一限制是其陣列的大小。遺憾的是,這也意味著要找到一條超長的延長線,將電力輸送到地球其他地方。
而另一種方法就是太陽能陣列的能量轉化為微波,然後將其傳送到地球表面的收集器中轉化為電能。這個想法可以贅述到杰拉德·奧尼爾提出的太空殖民地計劃。
PRAM由一個12英寸(30厘米)的正方形瓦片模塊與太陽能電池板和微波能量發射器組成。使用微波的原因是為了通過地球大氣層發射能量,不過對於其他目標,如月球,由於缺乏大氣層,可能會應用激光。根據NRL的說法,實驗的目標是研究能量轉換過程、熱性能和技術效率。
根據PRAM的實驗結果,下一步將建立一個全功能的原型系統,安裝在定制的航天器中,將能量實際傳回地球。儘管將這種技術轉化為大規模商業化的動力源可能還需要幾十年的時間,但NRL表示,該應用在未來幾年可能是將能量傳送到偏遠地區,如前方軍事基地和救災地區。