歐空局太陽能“太空蝴蝶”可為月球前哨站提供全天候能源
根據Astrostrom 為歐空局進行的一項研究,未來的月球基地可以由一個名為”大地球月球發電站”(GEO-LPS)的巨型太空蝴蝶提供動力,這一長得像蝴蝶的裝置覆蓋著由月球材料製成的太陽能電池板,收集能量後向月球表面發射微波。
建立月球基地的主要設計問題之一是找到可靠的供電方式。太陽能似乎是一個顯而易見的答案,但由於月球夜晚持續14 個地球日,太陽能並不是一個實用的選擇。不過,雖然目前最有希望的替代方案是小型核反應堆,但利用太陽能也並非不可能。
在太空建造太陽能發電廠的想法已經存在了半個多世紀。在地球上,太陽能電池板受到夜間、大氣霧霾和惡劣天氣的限制,只能間歇性發電,效率有限。另一方面,在沒有夜晚和大氣層的太空中,太陽能發電變得非常有吸引力。
根據歐空局的最新研究,天基太陽能發電站對月球前哨站可能特別有吸引力。這項研究的重點是新的GEO-LPS 設計,它包括一個載人空間站核心,從核心上跨過一對V 形太陽能電池板,這些電池板呈螺旋形彎曲,以提供結構支撐。這些太陽能電池板面積達1 平方公里(0.38 平方英里),配備了黃鐵礦單晶層太陽能電池和內置天線,可將收集到的能量傳送到月球上的受體,功率達23 兆瓦。
向月球輸送電力的GEO-LPS 藝術家概念圖ESA/Astrostrom
整個組件將位於距月球表面61350 千米(38308 英里)的地月拉格朗日點2,地球和月球的引力在這里相互平衡,提供了一個空間站可以像環繞固體物體一樣環繞運行的點。在這裡,GEO-LPS 不僅可以充當發電站,還可以充當具有人工重力功能的空間實驗室、深空任務基地,甚至是旅遊目的地。
不過,這項研究特別有趣的地方在於,它聲稱地球上目前已經存在或正在開發所需的技術,可以利用在月球上開采的資源,通過機器人和遠程操作系統來建造地球同步軌道站,從而消除了利用地球上製造的組件來建造這類空間站的主要障礙之一。通過使用月球,較低的重力將大大降低發射成本,而且空間站的模塊可以自行組裝,從而降低勞動力成本。
負責監督歐空局SOLARIS 研發計劃的Sanjay Vijendran 說:”從地球表面向軌道發射大量千兆瓦級太陽能衛星會遇到發射能力不足的問題,而且可能會造成嚴重的大氣污染。但是,一旦像GEO-LPS這樣的概念證明了月球軌道太陽能衛星的組件製造工藝和組裝概念,就可以擴大規模,利用月球資源生產更多的太陽能衛星,為地球服務。”
“除了為地球提供充足的清潔能源外,這還將帶來許多其他好處,包括開發星月運輸系統,在月球和軌道上開發採礦、加工和製造設施,從而形成雙行星經濟,並誕生航天文明”。