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     

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。     

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。     

中国航天和能源领域“创新旗舰”扬帆远航 第二届空间太阳能电站发展技术研讨会在京召开

正金秋十月,金风送爽。这是一个收获的季节,在这样一个美好的季节,来自国防科技工业局、科研机构、高校以及民营企业的10余位院士和近200名专家学者,齐聚北京,共同研讨空间太阳能电站的发展大计。刚刚闭幕的中国共产党第十九次全国代表大会开启了新时代中国特色社会主义建设的新征程。新的时代,新的要求,呼唤新的伟大工程,新的伟大事业。空间太阳能发电就有可能成为一项建设美丽中国的伟大事业,成为一次引领科技强国、建设航天强国的标志性工程。10月28日,由中国空间技术研究院科学技术委员会主办的第二届空间太阳能电站发展技术研讨会的主题是     

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     

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。     

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。     

高阶重力和力矩对空间太阳能电站运动的影响

相比于传统卫星,空间太阳能电站具有超大的尺寸,高阶重力和重力梯度对其轨道和姿态运动的影响将不能再忽略.文中以地球同步拉普拉斯轨道上的太阳塔式空间太阳能电站为例,研究了在考虑地球扁率的引力场中,高阶重力和力矩对空间太阳能电站姿轨运动的影响.首先将空间太阳能电站的重力势函数进行泰勒展开,并保留至四阶项;然后求出电站所受到的重力和重力梯度力矩,并给出其轨道和姿态运动方程;最后通过数值仿真来分析不同阶次的力和力矩对轨道运动的影响.结果表明:高阶力对卫星轨道的影响较大,可达到百米量级;高阶力矩对卫星姿态运动影响则较小,可忽略不计.     

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。     

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。     

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。     

空间对抗装备与技术发展提速

正近年来,各国空间竞争不断加剧,特别是2017年,主要航天国家空间对抗装备与技术发展进一步提速。美国继续引领世界空间对抗装备与技术发展,强化空间安全地位,调整和完善空间作战理论与组织机构,高频次开展空间作战演习,推动空间力量向战役战术层面应用。俄罗斯加强空间力量建设。2017年7月,俄罗斯完成《2025年前国家武器装备计划》草案编制。在空间作战     

中国空间太阳能电站已处试验阶段

正全国人大代表、载人飞船系统总设计师张柏楠"两会"期间向记者透露,中国航天科技集团公司五院"钱学森空间技术实验室"团队已开展太阳能电站具体研究工作,目前正处于研究试验阶段。空间太阳能电站是指在太空中将太阳能转化为电能,通过无线能量传输方式传输到地面,或是直接将太阳光反射到地面、在地面进行发电的系统。该系     

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。     

中国空间太阳能电站研究的开拓者 ——王希季院士

正2021年,是中国共产党成立100周年。百年征程波澜壮阔,百年初心历久弥坚。有这样一位老人,他与中国共产党同龄。他,就是"两弹一星"功勋奖章获得者、中国科学院院士、国际宇航科学院院士——王希季。2021年7月26日,将迎来他的100岁生日。王希季院士是我国空间技术专家,空间事业的创始者和组织者之一;他主持研制了我国第一枚液体燃料探空火箭,并发射成功;他提出了我国第一枚运载火箭"长征一号"的技术方案,并负责研制,最终成功将中国首颗人造卫星"东方红一号"送上太空;他负责完成了我国第一颗返回式卫星的技术设计,并首发成功,使中国成为世界上迄今为止仅有的三个掌握返回式卫星技术的国家之一。他更是我国空间太阳能电站研究的奠基者和开拓者,提出发展空间太阳能发电站是解决中国能源问题的根本出路。     

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。     

空间太阳能电站分级分体式控制方式初探

空间太阳能电站具有大尺度、大柔性的结构特性,由于分段组装及模块化设计,其执行机构和敏感器又具有分散布设的特点。针对电站结构中电池阵对日定向、天线阵对地定向和天线阵型面保持等控制精度差距较大、控制难度不一致的任务需求,提出同时满足不同结构控制精度并能实现燃料最优的控制系统设计准则。通过分析超大尺度空间结构在环境力矩以及对接组装过程中出现的振动现象,说明了电站控制的特殊性。借鉴分布式控制、多操纵面控制、带有活动部件的多体航天器姿态控制等控制方法,提出了适用于空间太阳能电站姿态轨道振动一体化控制的分级分体式控制方式,给出一种利用结构物理隔断实现不同结构单元隔振减振的建议。将其应用于空间太阳能电站姿态轨道控制系统中,将有可能减小控制难度,减少燃料消耗,提升控制冗余。     

太空新航线

<正>美国美创企将在苏格兰制造多轨宽带卫星2022年12月初，美国创企曼加塔网络公司签署1亿美元融资交易，计划在苏格兰建设厂房，用来生产多轨宽带星座卫星。一旦厂房全面启用，有望每3个月生产和测试24颗卫星。曼加塔网络公司打算从2025年开始部署由近800颗卫星组网的星座，每颗卫星重量可达1500千克。这些卫星将分散部署到中低轨道和大椭圆轨道，为航空等客户提供高速互联网服务。该公司首席执行官曾担任一网公司主管空间系统的副总裁和一网卫星公司首席执行官，     

航天科普讲坛——五、开发太空

第八节 空间太阳能电站 古时候人们用钻木取火点燃干枯的树梗，驱寒取暖和烧烤猪物．后来又学会用风车和水车，办起磨坊，这些都是前人向自然界索取能源的办法：随着社会的进步．人们开始发掘地下的能源找到了煤炭．石油和天然气等．促进了现代工业的发展；     

民用通信广播空间基础设施的发展思路与建议

2015年5月,国务院办公厅正式发布了《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)》,针对卫星通信广播系统提出面向行业及市场应用,以商业化模式为主,保障公益性发展需求,逐步建成覆盖全球主要地区、与地面通信网络融合的卫星通信广播系统,服务"宽带中国"和全球化战略,推进国际传播能力建设。民用空间基础设施中长期规划是我国立足当前、着眼长远作出的一项重大战略决策,也是刻不容缓的重要战略任务。其中,民用通信广播卫星系统负有确保国家空间基础设施中信息畅通、安全的职责,是国家空间基础设施中的基础。