许多国家空间机构、研究组织和商业空间组织,正在寻求针对SBSP 系统的各种新型可行性设计方案及其相关技术,这些不同的技术能够促进SBSP 系统的发展。正在考虑或开发的各种不同的技术包括以下几种:
(3)更高性能的光伏电池,例如在紫外线范围内工作的光伏电池。
(4)提高发电能力的量子点技术。
(5)在太空中进行材料加工,用来生产制造太阳能电池的精细材料。
(6)在太空中制造太阳能电池阵列的增材制造技术。
(7)改进的、低成本和可重复使用的发射系统。
(9)减少SBSP 系统与通信系统间干扰的方法。
(10)用于部署和修复SBSP 系统的改进机器人技术。
(11)可将无线电信号更有效地分配到整流天线的相控阵系统。(www.daowen.com)
如今已提出多种概念,例如Alpha-SBSP 系统(图8.1),该系统由曼金斯空间技术公司的约翰·曼金斯博士设计开发,他多年来一直领导NASA 在该领域的研究。
图8.1 Alpha-SBSP 系统(图片由曼金斯空间技术公司的约翰·曼金斯提供)
另一种概念来自NASA 的设计研究(图8.2),该研究倾向于验证3个部分的方法:一套轻质、大口径的太阳能聚光器; 光伏电池发电机;无线电发射器。这些聚光器可以使太阳能电池发电系统承受相当于几十个太阳的能量。
图8.2 NASA 的SBSP 系统概念(图片由NASA 提供)
一家商业机构——美国太空能源公司最近发布的一项设计称,该公司将部署一个基于太空的太阳能系统(图8.3),该系统就模块化而言,在许多方面与NASA 的设计有相似之处[3]。
图8.3 美国太空能源公司提出的设计方案(图片由美国太空能源公司提供)
美国太空能源公司首席执行官Peter Sage 乐观地表示,他们的系统能够在2025年之前全面部署并投入使用。他表示:“这项技术是必然的,一定会实现的。如果我们可以将太阳能电池板放置在一天24 小时都有阳光照射的空间中,而且如果我们有一种安全的方式将能量传送到地球并输送到世界各地,那么这将是一个真正的改变游戏规则的技术。”其他商业组织过去也曾宣称可以以有竞争力的价格出售天基太阳能,但这些充满雄心壮志的声明最终都未能兑现。
对这些系统而言,最大的挑战不仅是要与石油、煤炭和核能发电系统竞争,还要与可再生能源竞争。例如,陆基太阳能电池和风力发电机的成本在过去的10年里急剧下降。尤其是太阳能电池系统的价格已经下降了77%,并且随着储能系统成本的持续下降,预计未来价格还会有类似降幅。随着中国制造商进入这个竞争激烈的太阳能电池电源系统和更具成本效益的储能系统市场,这种情况将变得尤为突出[4]。
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