中国空间技术研究院举办空间太阳能电站发展技术研讨会

在能源和环境问题日益严峻的今天,全球越来越关注新能源的开发。因此,可提供清洁能源的天基太阳能电站(SBSP)正成为多个国家和地区研究的重点。为促进中国天基太阳能电站领域的研究、交流,中国空间技术研究院在2010年8月25-26日主办了空间太阳能电站(即天基太阳能电站)发展技术研讨会。王礼恒、孙家栋等12位院士和100多位知名学者参加了本次研讨会。     

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。     

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。     

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。     

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。     

美国导弹防御局将研制天基拦截器试验床

据每日防务网站10月17日报道，美国导弹防御局（MDA）计划从2008财年开始研制一种试验床，该试验床能够进行一系列试验，从而增进MDA对天基防御及其可行性的理解。天基拦截器试验床项目是一项开发小型化轻质拦截器的研究项目。     

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。     

中国首个空间太阳能电站实验基地启动建设

<正>新闻:日前,中国首个空间太阳能电站实验基地已在内陆城市重庆启动建设。据悉,中国科学家计划首先在2021年至2025年建设中小规模平流层太阳能电站并发电,2025年后开始大规模空间太阳能电站系统相关工作,在2030年开始建设兆瓦级空间太阳能试验电站。     

美国开始部署导弹防御系统

2002年12月17日,美国总统布什宣布开始部署导弹防御系统。美国计划在2004～2005年部署一套具备初始导弹防御能力的系统,其中包括现有的导弹预警卫星。此后,将发展和试验天基防御系统,特别是发展和试验天基动能拦截弹和先进的目标跟踪卫星。 美国弹道导弹防御(BMD)计划从20世纪60年代初起步,至今已有40多年的历史。40多年来BMD计划几经演变,发展到现阶段的战区导弹防御(TMD)计划和国家导弹防御(NMD)计划。 1 美苏BMD研究的起步 自第2次世界大战后,美苏两国相继制订了反弹道导弹的研究计划,并经历了20世纪50年代的低调发展时期,当…     

美准备用航天飞机进行星战实验

美国战略防御计划局(SDIO)计划在1990年9月的哥伦比亚号航天飞机飞行中,向其发射5枚导弹,进行一系列的主动段探测、激光识别与跟踪实验,以检验天基敏感器能否识别导弹弹体及其尾焰;激光器能否     

用于卫星入轨段测控的箭载天基测控中继系统

为满足卫星入轨段关键遥测参数下传和遥控指令上传的需求,设计了一种用于卫星入轨段测控的中继系统,方案主要基于火箭现成天基测控终端和卫星现成测控设备。介绍了中继系统的组成、工作原理和工作流程,研究了天基测控相控阵天线波束指向算法,设计了一种卫星遥测、遥控信号中继功能的地面测试系统。该箭载中继系统在快舟一号甲火箭上完成了两次飞行试验验证,两次飞行试验中继转发的卫星遥测数据完整,箭载卫星通信终端接收用户卫星遥测数据的载噪比大于20dB;地面测控中心接收天基遥测返向信号比特信噪比相对接收门限有3dB以上的余量。试验表明,该箭载天基测控中继系统通信链路余量充足,工作可靠,相比通过地面测控资源保障或卫星自身使用天基测控可节省一半以上成本。     

美国天基空间态势感知系统发展

随着全球空间优势争夺加剧、空间碎片增长以及空间对抗技术发展,空间安全日益成为全球关注的焦点。空间态势感知包括对空间目标的探测、跟踪、识别、编目、表征,对空间事件的评估、核实,以及对空间环境的监测预报等,是了解与应对空间威胁、确保空间安全的基础,近年来受到航天国家高度重视。美国作为拥有最多空间资产、对空间依赖最强的国家,大力发展空间态势感知能力,重点发展具有全天时、全天候探测优势的天基系统,实施了一系列天基空间态势感知装备部署和技术研发计划,构建全维空间态势感知能力。天基空间态势感知系统包括专用空间目标监视卫星、具有空间监视能力的导弹预警卫星、具有空间目标监视能力的技术试验卫星,以及空间环境监测卫星。本文重点关注专用空间目标监视卫星和有关技术试验卫星。     

天基空间碎片光学探测影响因素分析及仿真

光学手段在天基空间碎片探测中被广泛应用,但容易受到杂光等因素影响。结合在轨试验数据,从探测器和碎片两方面分析了影响天基空间碎片光学探测的因素。影响探测器探测效果的因素包括太阳光、月光、地气光、大气辉光等杂光及南大西洋异常区辐射等;影响碎片可见性的因素包括地球遮挡、地影及反射的太阳光等。分别给出了上述影响因素涉及的特征量及规避影响的计算方法。基于某天基探测设备的仿真结果表明,上述影响在自然交会及姿态机动模式下均可能发生,在试验设计时需被充分考虑。最后,针对某天基空间碎片探测任务进行了规划。文章对天基光学探测试验设计具有一定的指导意义。     

微波能量传输系统设计及试验

面向空间太阳能电站应用,进行了固态体制微波能量传输技术研究。针对能量传输波束扩散导致收集效率低的问题,研究了基于人工媒质理论设计的完美匹配层的能量接收整流表面,通过调节人工媒质单元的结构参数实现天线输出阻抗与整流电路输入阻抗的共轭匹配,同时抑制整流电路高次谐波,省去原有匹配及低通滤波器,简化电路结构、实现高效微波能量吸收与转换。以空间太阳能电站规定的波束中心传输微波功率密度限制作为能量接收整流表面设计的约束条件,设计能量接收整流表面,结合固态体制微波能量发射端,搭建5.8GHz小规模微波能量传输系统开展了地面试验验证,实测结果显示整流表面能量转换效率最高为57.7%。此次试验验证了先进的固态能量传输试验系统,为空间太阳能地面缩比试验及未来空间太阳能电站的建设提供了技术支撑。     

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     

微波能量传输系统设计及试验

面向空间太阳能电站应用,进行了固态体制微波能量传输技术研究。针对能量传输波束扩散导致收集效率低的问题,研究了基于人工媒质理论设计的完美匹配层的能量接收整流表面,通过调节人工媒质单元的结构参数实现天线输出阻抗与整流电路输入阻抗的共轭匹配,同时抑制整流电路高次谐波,省去原有匹配及低通滤波器,简化电路结构、实现高效微波能量吸收与转换。以空间太阳能电站规定的波束中心传输微波功率密度限制作为能量接收整流表面设计的约束条件,设计能量接收整流表面,结合固态体制微波能量发射端,搭建5.8GHz小规模微波能量传输系统开展了地面试验验证,实测结果显示整流表面能量转换效率最高为57.7%。此次试验验证了先进的固态能量传输试验系统,为空间太阳能地面缩比试验及未来空间太阳能电站的建设提供了技术支撑。     

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     

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。     

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。