国外天基太阳能电站发展分析

天基太阳能电站系统由空间段和地面段组成。空间段在太空将太阳能转换为电能,再将电能转换为微波或激光,然后以无线方式传输到地面;地面段将接收到的微波或激光转换为电能,供人类使用。作为环保、可持续能源的供应系统,天基太阳能电站作为"航天嫁接新能源的新视野",得到了越来越多的关注。美国、日本和欧洲一直在积极推动天基太阳能电站的研究,中国也已加入这一行列。本期特刊载"天基太阳能电站专题",旨在深入探讨天基太阳能电站的发展。     

日本天基太阳能电站计划研发概况

日本既是一个经济大国,也是一个能源需求大国和资源极其贫乏的国家,它切身经历了石油危机,饱尝了能源奇缺所带来的危害,也更加深刻地认识到开发"取之不尽、用之不竭"的太阳能发电项目对解除能源奇缺困扰的重要性,因此决定在政府的统一领导下来推进天基太阳能电站计划。从20世纪60年代末开始,日本经济企划厅和通商产业省(现为经济产业省)就带领并指导相关研究机构、相关产业和高校开展了天基太阳能电站的调研,进行了系统与结构的研究、设计、开发、试验,并不断获得研究成果,从而使日本在天基太阳能电站研究、开发领域居于世界领先地位。     

日本天基太阳能电站方案概览

日本于20世纪80年代开始对天基太阳能电站显示出了极大的兴趣,各大学、研究所开展了一系列研究工作,进行了一系列微波电力传输(MPT)试验,所以及计算机仿真和理论研究在此基础上,日本宇宙航空研究开发机构(AXA)和无人宇宙试验自由飞行器研究所(USEF)分别提出了多项天基太阳能电站设计方案。     

日本天基太阳能电站发展综述

天基太阳能电站(SBSP)是一种采用微波或激光等方法将从太空获取的太阳能以无线方式传输到地面,再将其转换成电能供人们利用的系统。随着航天技术的不断发展和大型航天系统的开发,以及应用水平的不断提高和领域的逐渐拓展,太空太阳能发电已成为多个国家和空间组织航天专家的研究目标。作为经济大国、能源需求大国和资源贫乏国,日本更深刻地意识到开发太阳能发电项目对解决其能源奇缺困扰的重要性,因此下定决心开发天基太阳能电站,突破制约其发展的瓶颈。     

天基太阳能电站概述

天基太阳能电站(SBSP)是设想在地球外层空间收集太阳能,将其转化为电能,并通过无线手段传输到地面的一种天基能源供应系统。随着能源紧张日益加剧,全球环境问题越来越引起各国的重视,建造SBSP的呼声也越来越高。美国、日本、欧洲、俄罗斯、加拿大等国家或地区已在SBSP战略规划和技术研究方面开展了大量工作,其中以美国、日本最为突出,而印度也开始关注这一领域的发展动向。     

持续发展呼唤空间太阳能电站

<正>在我国发展面临能源和环境问题日益严峻的今天,探索发展可再生能源技术是我国可持续发展的重大问题,今年8月25日,由12位院士和数十位专家参加的中国空间技术研究院空间太阳能电站发展技术研讨会,为我国空间太阳能电站技术发展带来了一股清风。     

美国天基太阳能电站计划的发展

1968年,美国理特咨询(Arthur D.Little)公司的彼得·格拉泽(Peter Glaser)博士在进行了一系列的微波电力传输试验后,最早提出了太空太阳能发电的概念。从概念提出到现在,美国的能源部(DOE)、航空航天局(NASA)、国防部、科学院及其他一些基层科研部门陆续开展了一系列设计、研究和评估等活动。本文对美国有关天基太阳能电站的发展计划、决策因素和研究结果等进行了较全面的整理和分析。     

空间太阳能电站建设:难题不少 前景广阔

<正>前不久,我国首个空间太阳能电站实验基地在重庆启动,该基地建成后开展的基础性实验和应用研究,将对我国今后建设空间太阳能电站、改变传统能源传输方式、破解能源供给难题等产生重大意义。另外,空间太阳能电站系统项目的地面验证平台也将在西安落成,它用于对空间太阳能电站功能与效率进行系统验证。那么,什么是空间太阳能电站?为何要在太空建造太阳能电站?怎样建     

阿斯特留姆公司正在研究天基太阳能方案

<正>据BBC新闻2010年1月19日报道,阿斯特留姆(Astrium)公司正在研究天基太阳能方案。天基太阳能是一个很有吸引力的概念,可24h提供清洁的、取之不尽的能源。由于天基太阳能不会因受到云层、灰尘和大气的影响而衰减,因此同样大小的     

美军天基通用数据链发展研究

天基通用数据链(CDL)作为美军"作战响应空间"(ORS)计划下重点发展的关键技术之一,成功验证了成像侦察卫星的战术应用能力,并将成为美军构建多源战场情报体系的重要手段。系统研究美军天基CDL的发展演进情况,对我国开展相关领域论证研究具有一定的参考意义。本文在明确美军天基CDL概念的基础上,着重研究了美军天基CDL的前期技术验证情况和未来实战应用模式,并分析了美军天基CDL的发展趋势,提出了对我国天基CDL发展的几点启示。     

“‘CCSDS建议’在我国航天领域的研究与应用”第三届专题研讨会成功召开

为在我国建立起长效的"空间数据系统咨询委员会(CCSDS)建议"研究和应用交流机制,进一步分享成果,促进合作,推动"CCSDS建议"在我国航天领域的应用,2013年7月16日在中国科学院国家空间科学中心举办了"‘CCSDS建议’在我国航天领域的研究与应用"第三届专题研讨会。本次研讨会以"互联开放的空间信息系统"为主题,着重探讨"CCSDS建议"在天基信息网络中的研究及应用。会上,来自国防科技工业局、中国科学院、总装备     

空间太阳能电站无线能量传输技术

<正>21世纪人类面临着非常严峻的能源形势。太阳能是持久稳定的清洁能源,大规模开发利用太阳能将有希望彻底解决人类的能源危机。空间太阳能电站是高效利用太阳能的有效途径,受到了国际的广泛关注。空间无线能量传输是实现空间太阳能电站的核心关键技术,国内外已对基于微波与激光的无线能量传输技术开展研究。微波无线能量传输技术可以追溯到1899年,长时间的发展使该技术成熟度高,特别是微波发射及接收器件的更新换代,也让微波无线能量传输技术成为最早纳入空间太阳能电站设想的核心技术。激光无线能量传输技术兴起于2000年左     

天基信息港的多源信息融合任务调度研究

在天基信息港上实现多源信息融合,可以将数据的传输与处理集中在星上,减少了数据处理中心接收和分发数据的传输时间,提高了信息获取的时效性。考虑到任务高时效性的需求及天基信息港的资源受限,文章提出了天基信息港的多源信息融合任务调度问题,通过分析多源信息融合任务流程、天基信息港的资源特征,以最小化任务完成时间为优化目标,建立了天基信息港的多源信息融合任务调度模型,并设计了一种多机循环插入（Multi-machine Circular Insertion,MCI）算法对模型求解。仿真结果表明,该算法相比于列表调度算法能够平均减少10.8%的任务完成时间,算法运行时间大约为遗传算法的1/20,表明该算法能够满足天基信息港任务调度的高时效性要求。     

基于超快激光诱导等离子体的无线能量传输技术

作为一种有效利用太阳能的方法,空间太阳能电站吸引了世界研究人员的关注。无线能量传输是实现空间太阳能电站最重要的组成部分,已经过多年研究。为了进一步提高传输效率,空间太阳能电站对新型技术的需求不断增强。     

2021版《美国天基定位、导航与授时政策》解读

正2021年1月15日,在卸任前5天,美国总统罗纳德·特朗普发布了《航天政策7号令》(SPD-7),即2021版《美国天基定位、导航与授时政策》(简称2021版《政策》)。该政策取代了2004版《美国天基定位、导航与授时政策》(简称2004版《政策》),将对美国天基定位、导航与授时(PNT)系统,国家PNT体系,以及PNT关键技术、能力等的发展产生重大影响。     

天基网络体系及自适应资源动态管理

随着天基网络应用范围的不断扩大和承担任务重要性的持续提升，天基网络及通信卫星星座建设将在未来网络通信中发挥越来越重要的作用。天基资源管理技术对于天基网络业务负载的实时性和高效性保证具有重要的意义。文章就天基网络的现状和业务特点进行分析，针对天基信息网络的资源管理系统功能和特点，对资源动态管理技术，包括实现场景、功能重构和资源分配进行研究，针对实时的资源分配，基于首价密封（First price sealed bid，FPSB）拍卖博弈提出了一种自适应分布式资源分配方法，并进行了相应的分配方案设计。最后通过对天基网络场景的仿真，证明了该方法在提高天基网络资源利用率和系统运行效率上的优势。     

美国天基导弹预警跟踪系统发展动向

天基预警跟踪系统具有高视角、探测范围广、预警时间长、具备全程跟踪能力等特点,可为弹道导弹防御和实施反击提供及时预警信息,是导弹预警体系的重要组成部分。2017年1月,美国"天基红外系统"(SBIRS)第三颗地球静止轨道(GEO)卫星发射入轨。美国总统特朗普在竞选期间提出,美国弹道导弹防御系统未来将重点发展天基导弹预警和跟踪技术。2017年6月,美国国会众议院武装力量委员会发布《2018财年国防授权法案》,要求国防部尽快制定天基导弹防御战略,重点是明确未来天基导弹预警探测器如何发展,并对其研制和部署成本进行评估。上述动向表明,天基系统已成为美国导弹预警跟踪系统发展的重点之一。     

选择中国载人航天发展目标的讨论

回顾人类载人航天 40余年的历程 ,出现过一些弯路 ,究其原因是多方面的 ,但主要的是如何合理选择各自的发展目标。发展载人航天的目标大致可有6项 :开发利用空间微重力环境物质资源 ,开发利用空间轨道能源资源 ,开发利用月球能源资源 ,发展天基航天利用空间位置资源 ,在月球上扩大人类生存空间 ,在火星上扩大人类生存空间。文章系统分析了国际上现有载人航天工程的经验和教训 ,认为结合中国的具体实际 ,中国载人航天发展的目标应重点考虑开发利用空间微重力环境物质资源和发展天基航天。     

空间太阳能电站微波能量反向波束控制技术

微波能量传输设计与验证是中国空间太阳能电站发展各阶段的核心工作,微波能量反向波束控制则是微波能量传输的关键环节。目前的反向波束控制研究都基于微波能量发射阵列具有理想型面的前提,没有考虑空间环境中微波能量发射阵列结构模块发生位置和姿态偏差的实际情况。结合中国空间太阳能电站发展的4个阶段任务,分析了结构模块姿位偏差对整流阵列处功率密度和波束指向误差带来的影响。在已经验证的软件化微波能量反向波束控制基础上,结合结构模块姿位偏差校正,提出了基于相位补偿的反向波束控制技术,并对校正效果进行了仿真分析。基于相位补偿的反向波束控制技术对微波能量发射阵列结构模块姿位偏差的影响具有显著的校正能力。文章可以为微波能量传输系统的设计和研制提供指导。     

空间太阳能电站聚光模式研究

空间太阳能电站是指能够在轨道上将太阳能通过工程技术手段有效采集、转化并传输到地面,再转化成为电能供地面使用的系统。聚光是空间太阳能收集的途径之一,多种SSPS方案采用了聚光方式。文章介绍了聚光式SSPS的研究现状,对现有SSPS方案中的不同聚光技术方案进行了综述分析,将空间太阳能电站聚光技术划分为3个层次,总结成4种模式,详细分析了每种模式的优点与技术难点,并对聚光式空间太阳能电站的发展提出建议。