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。     

我国太阳能应用的可行性分析

本文针对我国推广使用绿色环保能源太阳能的可行性进行了探讨，文章首先介绍了太阳能的产生机制，分析了我国太阳能资源的能量总量和分布情况，讨论了直接利用太阳能的二种途径：光热转换和光电转换，并具体讨论了光热转换和光电转换所涉及的实际技术，具体包括：用于采集太阳能并进行光热转换的集热器、辅助热动力系统、太阳能供暖、太阳能制冷、太阳能热力发电、太阳光发电，介绍了国内外使用太阳能的现状和发展趋势，并对我国地域广大且太阳能资源丰富的西部地区的太阳能开发利用的可行性进行了分析。     

四季沐歌，太阳能的大光热时代

自上世纪701年代末，我国引进全玻璃真空集热管的样管，并诞生了第一台太阳能热水器，到1987年制造出第一支全玻璃真空集热管，中国的太阳能热水器行业经过了30多年的发展，迅速崛起。目前，我国是世界上最大的太阳能热水器生产国和使用国。在世界能源危机不断加剧，环保问题日益突出的大背景下，太阳能行业正受到越来越多的关注，发展前景十分广阔。     

人类的天然宝藏

研究表明，大约50年后，人类目前广泛使用的传统能源：煤、石油、天然气、铀矿等将面临严重短缺的局面，严重的能源危机迫使人类将目光转向浩瀚的宇宙。     

激光输能无人机的概念研究

激光输能无人机(UAV)由于飞行高度高和续航时间长等优势得到关注.从激光输能角度,基于无人机质量评估模型,建立了激光辐照功率密度和无人机输出功率以及飞行性能之间的函数关系.以Sky Sailor太阳能无人机为例,计算分析了激光输能无人机和太阳能无人机的升限和飞行包络.结果表明由于激光辐照功率密度大和光/电之间能量转化效率高,与太阳能无人机比较,可携带的有效载荷更大、升限更高、爬升和抗扰能力更强;随着激光辐照功率密度增大,即使电子设备和有效载荷的质量和功耗都增大,飞行包络很宽,同时,飞行速度增大,但实际升限有所降低.     

基于电子束电离的高超声速磁流体发电机

为了获得高超声速低温来流条件下基于电子束电离的磁流体发电机性能,采用三维低磁雷诺数磁流体动力学五方程模型和简化的电子束电离模型,对等截面分段法拉第型磁流体发电机内的流动进行数值模拟,研究了电离能量花费、磁场强度对发电通道性能的影响,得出了不同电离花费下电离所形成的电子数密度和电导率.研究结果表明,电子束电离低温来流能够产生足够的电导率,当负载系数保持为0.5时,电效率基本保持在0.5 ～0.6之间,电效率大小受磁场强度影响不大,电离能量花费Pion(MW/m3)为0.06,0.6,6,30,300时的电导率σ(S/m)分别为0.28,0.9,3,7,27.当电离能量花费为30MW/m3,能量提取率达到26％,电效率为66％,发电机性能接近最佳,对应的磁场强度为10T.     

登陆外星的漫游车

地外世界没有平坦的道路,环境十分恶劣,因此,科学家首先会派遣无人驾驶的漫游车打前站,而后才考虑载人登陆,迄今为止,科学家已经向我们的近邻——月球和火星发射了多部这样的漫游车,还有多部将在未来几年相继发射,其中最著名的有以下10辆。     

临近空间太阳能飞机能量最优飞行航迹规划方法展望

临近空间太阳能飞机是低速临近空间飞行器中一种极具发展潜力的技术途径，有望成为一个理想的区域通信、中继和运输平台。实现N×24小时能源闭环的超长航时飞行，是发展临近空间太阳能飞机的核心问题，也是形成“区域保持+时间持久”特色能力的关键。能量最优航迹规划方法是解决临近空间太阳能飞机跨昼夜能量闭环难题的有效技术方向。当前临近空间太阳能飞机能量最优航迹规划方法可分为2类：不考虑风场变化的能量最优航迹规划方法和不考虑大范围高度变化的能量最优航迹规划方法。分别对这2类问题的研究成果进行了分析与讨论，考虑不同处理框架给实际工程应用带来的困难与挑战，认为未来应统一考虑太阳辐射、空间高度和风场变化，并融合重力势能与梯度风场对太阳能飞机临近空间持久驻留能量变化的影响，开展基于强化学习框架的太阳能飞机能量最优“通用”飞行航迹规划方法研究。为此，有必要开展临近空间风场环境表征与重构、临近空间梯度风场对太阳能飞机滑翔轨迹能量影响分析、最优飞行航迹示教轨迹生成与分类、基于示教轨迹的太阳能飞机强化学习框架构建等关键技术研究。可为设计太阳能飞机能量最优航迹规划方法提供参考，为规划太阳能飞机研究技术路线提供支撑。     

飞行状态对太阳能飞机中组件性能的影响

基于光伏组件产生功率模型，研究了太阳能飞机中飞行速度、高度、时间及区域等状态参数影响组件性能的规律。以单晶硅组件及Xihe太阳能飞机为研究对象，当飞机飞行速度增加时，组件产生的功率随之增加但趋于饱和。原因在于速度的增加能有效降低组件的表面温度，但提升是有限的。飞机所需的功率随飞行速度呈现指数增加，且组件产生的功率与飞机所需的功率有能量平衡点。组件产生的功率随飞行高度的增加而增加，但有饱和的趋势。原因在于，当飞行高度上升，大气温度随之下降，组件表面温度下降；同时海拔越高，大气密度和大气通透率越大，太阳辐射增加，从而组件产生的功率增加了；饱和的原因在于组件本身性能的限制。一天之中，组件产生的功率基本以太阳时12点为中心左右近似对称，中午最强；一年中组件性能在夏季最强，冬季最弱。原因在于组件性能主要由所受太阳辐射决定。随着纬度的增加，组件产生的功率减小。原因在于，纬度越高，太阳高度角越小，组件所能接受到的太阳辐射也就越小；纬度越低，组件总产生功率越高且平稳。纬度低的地区更适合太阳能飞机的飞行。该文为太阳能飞机的能量分配、长时间驻空提供一定的帮助。