空间太阳能发电系统及其关键材料

考虑到未来世界能源的发展,文章综述了空间太阳能发电系统国内外研究和发展现状,包括空间太阳能发电系统的结构演化以及世界各国相关项目的实施和进展,重点讨论了空间太阳能发电系统相关材料技术的发展。针对目前我国在航天和新材料领域的基础,提出了我国发展空间太阳能发电系统的建议。     

利用等离子体通道实现空间太阳能无线能量传输

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。空间无线能量传输技术是空间太阳能电站的关键技术之一。文章首先分析了微波与激光无线能量传输技术的问题,根据空间太阳能传输的具体需求进一步提出基于等离子体通道的无线能量传输技术,并对基于此项技术的空间太阳能传输系统进行了论证,完善并发展了空间太阳能传输模型。基于等离子体通道的无线能量传输技术为多个领域的能量补给提供了新颖的技术途径,是具有广阔应用前景的战略选择。     

空间太阳能发电系统及其关键技术

能源是影响人类社会可持续发展的一个重要因素。在空间利用太阳能发电与核能发电并列解决地球上能源－电力不足的两大出路之一。空间太阳能电系统具有广阔的商业前景。有可能成为下世纪初空间技术的发展的新热点。本文在简要回顾了已有研究成果的基础上，重点阐述空间太阳能发电系统的空间段－太阳能发电卫星的构成，设计要求及需突破的关键技术。     

聚光式空间太阳能电源系统

介绍了聚光式太阳能电源系统的分类、原理及国外的研究与应用进展,分析了反射式与折射式空间太阳能聚光系统的优点与不足,指出了高精度太阳指向控制、耐环境薄膜材料、薄膜太阳电池、高密度热流热控等技术难点及需要解决的关键技术,对我国开展空间太阳能聚光系统技术研究提出了建议。     

中国科学家提出空间太阳能电站发展技术“路线图”（下）——写在空间太阳能电站发展技术研讨会上

空间太阳能与地面太阳能利用的初步比较（1）资源储量比较（以我国为例）地面太阳能：根据我国国土太阳能资源调查,全国太阳总辐照量均值约为1580千瓦时/平方米（相当于180瓦/平方米）。以1%国土面积的太阳能资源为储量计算,对应9.6万平方公里面积的太阳能资源储量为170亿千瓦。     

空间太阳能电站技术的可行性研究

简要介绍世界空间太阳能电站的太阳发电卫星／太阳能发电（ＳＰＳ／ＬＳＰ）系统两种设想及相关技术的可行性研究与发展情况。总体说，实现空间电站所需无线电能传输技术（ＷＰＴ）、太阳电池技术及空间技术已基本成熟，可望于下世纪初建立初步的空间太阳能发电系统。     

太空发电站地面接收站附近电磁环境评估

随着全世界范围对能源的需求量与日俱增，空间太阳能发电概念为人类全面开发利用空间太阳能提供了可能；其中，微波电能传输是实现空间太阳能发电的一种极具潜力的技术方案，受到前所未有的重视。与传统能源（煤炭/石油/核能）类似，空间太阳能发电必然影响地球环境，尤其是微波电能传输使用高功率的微波长时间、固定位置穿透大气层并长期照射地面接收站，必须研究和分析空间太阳能发电对环境的影响。因此，通过对太空发电站系统相关参数的分析，利用基于等效原理的口径场法推导出地面接收站系统附近场强的计算公式，进一步通过对发射天线照射区域进行划分的方法分别仿真地面接收天线中心位置和边缘位置处的场强。最后根据我国政府制定的电磁辐射曝露限值管理标准提出公众、工医科设备及通信系统不受地面接收站电场强度影响的安全区域范围。     

SSPS太阳能收集系统研究现状及发展趋势

为研究太阳能收集系统在未来空间太阳能电站(SSPS)中的发展和应用,对比和分析国内外典型系统设计方案的结构特点、光收集特性及优、缺点,展望空间太阳能电站太阳能收集系统的发展趋势,并提出对新材料、新结构、新技术、新理论和新方法的发展和应用需求。     

空间太阳能阵列光照的建模仿真及优化

针对空间救援飞行器在无控模式下,固定的太阳能阵列可能受到光线照射面积不足的问题,提出采用建模仿真及优化阵列布局的方法来提高任意光照角度下的受光面积。通过建立参数化驱动的空间飞行器外形几何模型、任意角度下的光线投射模型和考虑自身结构阴影遮挡的光照模型,研究空间任意光照角度下太阳能阵列接收光线照射的有效面积,并得到最低受光面积。基于建立的光照模型,采用遗传算法,对影响太阳能阵列布局的关键参数进行优化。可视化仿真结果校验了模型的有效性,优化结果显示算法收敛且获得了最优结果,满足空间无控飞行任务要求。     

廿一世纪的空间能源

本文介绍了地球能源的使用状况,提出了解决能源危机的办法,文章认为向空间要能源,即建造太阳能卫星、在月球上建造太阳能采集站和开采月球上的氦-3用于地球聚变反应堆是解决地球能源危机的大有希望的办法。航天技术的进步,使人类从空间获取洁净的能源成为可能。     

在月球上获取太阳能

航天技术已经给人类带来了许多好处。通过月球上的太阳能基地向地球提供成本低、效率高并且安全性好的太阳能则将是航天技术对人类的又一贡献。一种利用月球进行太阳能发电的系统被称作月球太阳能(LSP)系统。它不仅可以缓解地球上日益严重的自然资源短缺问题,还将为人类更广泛地进行空间探索奠定基础。     

一种提高太阳能帆板受晒效率方法

为提高航天器空间太阳能利用率,提出了一种可实现帆板对日定向功能的改进太阳能帆板双自由度驱动机构。根据航天器的轨道理论推导出在对日定向要求下太阳能帆板的运动规律和机构的运动轨迹,并给出了双自由度驱动机构的轨迹规划和驱动轴实时转角。仿真结果表明:用该法能实现帆板的对日定向,提高其受晒效率,对未来航天器太阳能帆板驱动机构设计与控制有一定的参考价值。     

充气太阳能帆板展开动力学数值模拟预报

充气太阳能帆板是一种通过气体驱动支撑管展开的新型太阳能帆板。首先简要介绍其研究进展，然后针对充气展开支撑管，提出了分段式充气体积控制模型，基于LS—DYNA模拟了空间环境下Z型折叠充气太阳能帆板在支撑管无约束与有轴向约束控制时的展开过程，分析了支撑管每折叠段的气压变化，上横板的动力学特性以及基板的平面外振动，预报了展开过程中支撑管与基板的接触碰撞，并通过悬吊式展开试验验证了计算结果。结果表明，本文计算能够预报充气太阳能帆板在空间展开的动力学特性。     

国外太阳能电池技术的进展

介绍国外几种主要太阳能电池的技术进展情况和今后的发展方向,对太阳能电池的技术性和经济性作了分析.探讨了非晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池、砷化镓太阳能电池和长寿命空间电源磷化铟太阳能电池的应用现状、成本目标和发展方向.最后指出,无论是空间应用,还是地面应用,太阳能电池技术的发展必须遵循高性能和低成本的宗旨.     

GaN基半导体技术的空间应用研究与展望

空间太阳能电站需要高效率、良好环境适应性和长寿命的新型光电转换材料和大功率半导体器件。从功率器件和太阳能电池两个方面,概述了宽禁带半导体在太阳能技术中的应用和研发动态。采用宽禁带半导体设计的GaN高效固态功放和禁带宽度从0.7 eV(InN)～3.4 eV(GaN)连续可调的InGaN直接带隙的太阳能电池具有可靠性高、效率高、体积小、质量轻、高抗辐射能力等优点。因此,随着GaN基宽禁带半导体材料及器件的进一步发展,可助推空间太阳能电站早日实现。     

国外航天飞机、空间站贮能系统的发展

未来的空间电源系统在很大程度上决定着航天飞机、航天运输系统的工作性能。据美国空军所属的劳埃德航空实验室估计,近期空间电源系统的功率要求为5～10千瓦,并指出,目前最有可能满足这个功率要求的电源系统仍为太阳能和电化学贮能装置组成的电源系统。美国联合技术公司和休斯公司也认为,未来二十年内,大多数空间任务仍将采用太阳能电源与某种能源贮存装置相匹配的电源系统;并认为,十之八九仍将使用化学贮能装置。     

国际空间太阳能电站的技术进展

综述了当前国际空间太阳能电站技术的研究进展与发展趋势。重点介绍了空间太阳能电站系统方案新构思“太阳塔”和“太阳盘”的特点；介绍了空间太阳能电站的主要相关技术———无线电能传输技术、太阳能转换技术和空间运输技术等的发展趋势；最后简要介绍了月球电站的进展情况。     

我国首款大型太阳能无人机完成两万米高空飞行

<正>近日,中国航天科技集团公司十一院自主研发的新型彩虹太阳能无人机在西北某地完成临近空间飞行试验,试验取得圆满成功。太阳能无人机采用太阳能作为动力源,具备超长航时的特点,未来留空时间可长达数月至数年,且飞行高度高,超过20公里,任务区域广阔,具备"准卫星"特征,具有部署灵活、经济性好等优势。该无人机可广泛应用于军民融合领域,包括重大自然灾害预警、     

意大利砷化镓太阳能电池研究概况

与硅光电池相比,砷化镓(GaAs)太阳能电池在空间应用中具有优越性。目前,各个航天大国都在致力于GaAs电池的研究。本文介绍了意大利CISE与Fiar公司在过去几年中研究GaAs太阳能电池的情况、意大利的太阳能电池发展计划及主要空间实验。     

空间太阳能热动力发电系统吸热蓄热器热性能研究

空间太阳能热动力发电系统是一种新型空间电力系统。吸热蓄热器是太阳能热动力发电系统关键部件之一。吸热蓄热器采用的蓄热方式是相变蓄热。本文以NASA 2kW太阳能热动力发电系统地面试验采用的吸热蓄热器为研究对象，建立了吸热蓄热器的三维传热数值模型，可以模拟轨道周期内、各种工作参数下吸热蓄热器的热损失、工质温度、容器单元温度、PCM熔化率以及PCM潜热利用率等主要参数的变化。通过与蓄热换热管地面蓄放热试验结果比较，验证了方法的可靠性。在对传统吸热蓄热器结果进行分析的基础上提出了吸热蓄热器的改进方案——组合PCM热换管概念，并与传统吸热蓄热器性能进行了对比分析。