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地面电力的可用性不受天气或时间的影响,因为在太空中收集太阳能,并通过微波将能量无线传输到地球。地球上任何地方都可以不断地获得太阳能。
曾经被认为是科幻小说的技术,现在已经能够在太空中捕获太阳能,并将其传输到地球,为全球提供廉价和清洁的能源。现在它变得更加真实。来自加州理工学院(Caltech)的一组科学家正致力于发射一组模块化航天器,该航天器收集阳光,将其转化为电能,然后将电能无线传输到任何需要的地方,这是天基太阳能发电项目(SSPP)的一部分。即使是没有可靠电力的地方也能接收到。
据SSPP研究员、加州理工学院工程与应用科学部奥蒂斯·布斯领导主席哈里·阿特沃特(Harry Atwater)说,“这是一次特殊的、前所未有的努力。”它显示了解决我们这个时代最大的问题之一——为全球提供廉价、清洁的能源——所需要的勇气和远见。
与电气工程布伦教授、SSPP联合主任Ali Hajimiri、航空航天和土木工程Joyce和Kent Kresa教授、SSPP联合主任Sergio Pellegrino以及喷气推进实验室高级研究科学家一起领导该项目(JPL), Atwater也是霍华德休斯应用物理和材料科学教授。
在太空中利用太阳能依赖于三个主要领域的突破性进展:
阿特沃特的研究团队正在开发超轻、高效的光伏——将光转化为电能的材料——这种材料与集成的模块化功率转换和传输系统兼容,并且适合于空间条件。
Hajimiri领导的研究团队正在创造一种廉价、便携的技术,可以将直流电转化为射频电源(例如,用来传输手机信息)。这种能量将以微波的形式发送到地球。据Hajimiri说,这个过程是安全的。表面非电离辐射比阳光照射的危险性小得多。此外,在损坏或故障的情况下,系统可能会迅速关闭。
佩莱格里诺的研究团队正在开发可折叠、超薄和超轻的空间结构,以容纳光伏以及转换、传输和引导射频电源所需的部件。
一块4英寸乘4英寸、重量不足十分之一盎司的瓷砖是研究人员想象的系统的基本构件。这些瓦片将被组装成一个像飞毯一样的卫星系统,当展开时,将产生一个3.5平方英里的太阳能收集表面。
唐纳德·布伦是欧文公司的董事长,也是加州理工学院社区的终身成员,他的妻子布里吉特·布伦是加州理工学院的受托人,他们为SSPP项目贡献了超过1亿美元。最初的可行性研究由诺斯鲁普·格鲁曼公司资助。
随着该项目接近关键的里程碑——2022年12月将向太空发射原型机——阿特沃特、哈吉里和佩莱格里诺强调了他们的进展和天基太阳能的变革潜力。
一组小型太阳能电池板是空间太阳能发电项目的一部分,它集成了光伏、电力传输电路和波束转向