從太空收集太陽能並傳回地面即將變為現實
在太空中收集太陽能然後傳輸到地面,以提供全球清潔和負擔得起的能源的技術曾經被認為是科幻小說,但現在它越來越接近現實。加州理工學院(Caltech) 的一支研究小組啟動了Space-based Solar Power Project (SSPP)項目,正在努力部署一個模塊化航天器星座。
這些航天器收集陽光,將其轉化為電能,然後將電能無線傳輸到任何需要的地方。他們甚至可以將其發送到目前無法獲得可靠電力的地方。
哈里·阿特沃特(Harry Atwater)表示:“這是一個非凡的、前所未有的項目。它體現了雄心和勇氣來挑戰這個時代最重大的目標:為世界提供清潔和負擔得起的能源”。
阿特沃特是SSPP 研究員、加州理工學院工程與應用科學部Otis Booth 領導主席,霍華德休斯應用物理和材料科學教授。共同領導該項目的還有兩位研究人員,一位是阿里·哈吉米里(Ali Hajimiri),他是Bren 電氣工程教授和SSPP 聯合主任,另一位是塞爾吉奧·佩萊格里諾(Sergio Pellegrino),他是Joyce and Kent Kresa 航空航天和土木工程教授,SSPP 聯合主任,噴氣推進實驗室(JPL) 高級研究科學家。
在太空中利用太陽能依賴於三個主要領域的突破性進展:
● 阿特沃特的研究小組正在設計針對空間條件進行優化並與集成模塊化電力轉換和傳輸系統兼容的超輕高效光伏(將光轉化為電能的材料)。
● 哈吉米里的研究團隊正在開發將直流電轉換為射頻功率(例如用於傳輸手機信號)並將其作為微波發送到地球所需的低成本和輕量級技術。Hajimiri 解釋說,這個過程是安全的。地表的非電離輻射比站在陽光下的危害要小得多。此外,如果發生損壞或故障,系統可以快速關閉。
● 佩萊格里諾的團隊正在發明可折疊、超薄和超輕的空間結構,以支持光伏以及將射頻功率轉換、傳輸和引導到需要的地方所需的組件。
研究人員設想的系統的基本單元是一塊4 英寸x 4 英寸的瓷磚,重量不到十分之一盎司。數十萬塊這樣的瓷磚將組合成一個類似飛毯的衛星系統,一旦展開,就會形成一個面積為3.5 平方英里的陽光收集表面。
SSPP 的工作得到了歐文公司董事長、加州理工學院終身成員唐納德·布倫和他的妻子、加州理工學院受託人布麗吉特·布倫的超過1 億美元的資金支持。Northrup Grumman Corporation 為初步可行性研究提供資金。該項目接近一個重要的里程碑:2022 年12 月將原型測試發射到太空。