維吉尼亞大學(xué)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能氣球，期望在火星升空

2018-01-12 12:09:17 科技新報(bào) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

現(xiàn)代人所生活的地方離不開(kāi)電力與能源，在外太空亦然，于是美國(guó)國(guó)家航空暨太空總署(NASA)舉辦BIG 概念挑戰(zhàn)賽，希望在人類(lèi)抵達(dá)火星之前，可...

現(xiàn)代人所生活的地方離不開(kāi)電力與能源，在外太空亦然，于是美國(guó)國(guó)家航空暨太空總署(NASA)舉辦“BIG 概念”挑戰(zhàn)賽，希望在人類(lèi)抵達(dá)火星之前，可以在火星上利用太陽(yáng)能發(fā)電，并至少可以擁有 40KW 的發(fā)電量，且可以運(yùn)用火箭運(yùn)送。NASA 期望該太陽(yáng)能設(shè)備具有可快速部署與拆解功能，能在火星的任一地點(diǎn)設(shè)備，并克服日照角度、季節(jié)、不同著陸地點(diǎn)的光通量以及沙塵暴。也要考慮到如何防止光伏表面累積灰塵與裝載后的除塵的方式，NASA 希望這些太陽(yáng)能發(fā)想未來(lái)可為宇航員員供電。

目前仍有太陽(yáng)能車(chē)在火星中，為可移動(dòng)的探測(cè)器，但其太陽(yáng)能板由于累積過(guò)多灰塵，導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率降低，NASA 認(rèn)為灰塵是維運(yùn)的挑戰(zhàn)之一。

維吉尼亞大學(xué)電機(jī)工程 Mool Gupta 教授及其團(tuán)隊(duì)是 5 名決賽選手之一，利用兩個(gè)直徑 50m、約 5~6 層樓高的大型二氧化碳充氣氣球，并在氣球表面設(shè)備可撓式(flexible)太陽(yáng)能板，增加光吸收量之余，也可以減少粉塵的累積。

研究人員表示，除了要能設(shè)備太陽(yáng)能板之外，也得注意裝載體積與重量，必須要想出一些重量輕，又可以卷起來(lái)方便攜帶的事物。而新一代的太陽(yáng)能電池輕便又靈活，可像一張紙卷起來(lái)，并放在火箭內(nèi)。

由于火星距離太陽(yáng)較遠(yuǎn)，日照量是地球的一半，但火星大氣比較稀薄，大部分光線可直接射入太陽(yáng)能電池板。研究人員表示，NASA 需要 40KW 的電力，但該太陽(yáng)能設(shè)備的發(fā)電量預(yù)估可高達(dá) 145KW。

維吉尼亞大學(xué) Charles L.Brown 電機(jī)與電腦工程部門(mén)的 Nikolaos Sidiropoulos 教授指出，這是一項(xiàng)開(kāi)箱即用的設(shè)計(jì)，能最大限度地收集能量，灰塵不會(huì)積在設(shè)備上。

該項(xiàng)比賽在今年 8 月開(kāi)始，維吉尼亞大學(xué)、威爾猛軍校、普林斯頓大學(xué)、美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)、科羅拉多大學(xué)波德分校一同角逐最終名額，各個(gè)團(tuán)隊(duì)將會(huì)把概念集結(jié)成 15 頁(yè)的檔案，并附上原始的工程和分析，最終計(jì)劃將會(huì)在明年 3 月選定。

其中威爾猛軍校設(shè)計(jì)一項(xiàng)充氣太陽(yáng)能陣列，運(yùn)用火星中的二氧化碳填充管道，可設(shè)備 8 個(gè)大型矩形太陽(yáng)能電池板。普林斯頓大學(xué)則是運(yùn)用摺紙靈感，巨型的單片陣列可摺疊并收納。

美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)的設(shè)計(jì)包括 4 支直徑 18m 的太陽(yáng)能傘，并擁有可伸縮的傘柄。而科羅拉多大學(xué)波德分校提出可摺疊的太陽(yáng)能光伏，利用可撓式的吊臂支撐四個(gè)圓形太陽(yáng)能陣列。

NASA 技術(shù)任務(wù)委員會(huì)中的電力和能源儲(chǔ)存技術(shù)專家 Lee Mason 表示，這些提案讓我們對(duì)于太陽(yáng)能部署與封裝有新的發(fā)想。

(本文由 EnergyTrend 授權(quán)轉(zhuǎn)載;首圖來(lái)源：維吉尼亞大學(xué))

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