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衛(wèi)星太陽能電站發(fā)展發(fā)展前景與利用難題分析-文庫吧資料

2025-03-30 23:21本頁面
  

【正文】 采用的方案。目前。上世紀(jì)90年代,考慮到熱電轉(zhuǎn)換的較高效率,在空間站的電源系統(tǒng)設(shè)計中曾對空間太陽能熱動力系統(tǒng)進行了廣泛研究。美國已經(jīng)研制50kW霍爾電推力器,需要進一步研究大推力的電推進系統(tǒng),以適應(yīng)空間太陽能發(fā)電站的需求。為了節(jié)約成本,有必要發(fā)展大刑的可重復(fù)使用的運載丁具。目前最大的運載火箭包括美國的土星五號和俄羅斯的能源號運載火箭,近地軌道運載能力超過100t。3制約空間太陽能電站的關(guān)鍵技術(shù)空間太陽能電站體積大、重量大,需要多次發(fā)射到近地軌道(LEO)進行組裝,再送往地球同步軌道(GEO)。表2 歐洲太陽帆塔基本概念該方案設(shè)計基礎(chǔ)是基于美國提出的太陽塔概念,但采用丁許多新技術(shù),主要是采用了可展開的輕型結(jié)構(gòu)——太陽帆,可以大大降低系統(tǒng)的總重量、減小系統(tǒng)的裝配難度。由25塊單元板組成子板,25塊子板組成整個系統(tǒng)。其基本單元由尺寸為100m X 95m的單元板和衛(wèi)星平臺組成,單元板為太陽電池、微波轉(zhuǎn)換裝置和發(fā)射天線組成的夾層結(jié)構(gòu)板。SPS2003的另一個重要特點是各部件將采用編隊飛行的方式保持相對位置穩(wěn)定,是一個真正的分布式系統(tǒng)。在SPS2002方案中,改進了SPS2001的夾層結(jié)構(gòu),將太陽電池、發(fā)射天線布置在同一面,另一面作為熱輻射器,可以大大改善熱控的效果,但給能量轉(zhuǎn)化效率和電池兼容性帶來一定問題。圖2 集成對稱聚光系統(tǒng)日本在空間太陽能電站研究中提出了多種方案,主要包括SPS200SPS200SPS200分布式繩系太陽能電站衛(wèi)星概念等(見圖3)。采用了薄膜聚光設(shè)計,薄膜聚光采用O.5mm厚的Kapton膜,表面太陽光反射率達到0.9,聚光膜到光伏電池的集光率為4.25。設(shè)計微波波束到達地面時的功率密度很小,波束中心約為23mW/cm2,邊緣只有1mW/cm2,對人、畜和莊稼不會造成危害。該設(shè)計方案為在地球靜止軌道上布置60個發(fā)電能力各為5GW的發(fā)電衛(wèi)星,總設(shè)計目標(biāo)為300GW,約為美國電負(fù)荷的一半,系統(tǒng)主要性能參數(shù)見表1。下面給出幾種典型的空間太陽能電站概念。平臺式非聚光空間太陽能電站的典型代表是美國提出的“1979 SPS基準(zhǔn)系統(tǒng)”;分布式非聚光窄間太陽能電站的典型代表是日本提出的“分布式繩系太陽能電站衛(wèi)星”;平臺式聚光空間太陽能電站的典型代表是美國提出的“集成對稱聚光系統(tǒng)”;分布式聚光空間太陽能電站的典型代表是日本提出的“SPS2003”。盡管就我國的目前空間技術(shù)水平相比還存在許多差距,但就空間工業(yè)基礎(chǔ)來講,我國已具備建設(shè)太空太陽能電站所需空間技術(shù)的潛能。微波技術(shù)、激光技術(shù)在許多方面得到了應(yīng)用,表明我國在WPT技術(shù)上已具有相當(dāng)基礎(chǔ)。作為空間太陽能發(fā)電的主要關(guān)鍵技術(shù),WPT在能量傳輸方面起重要作用。2002年8月,歐空局先進概念團隊組建了歐洲空間太陽能電站研究網(wǎng),重點在高效多層太陽電池、薄膜太陽電池、高效微波轉(zhuǎn)化器、輕型大型空間結(jié)構(gòu)等先進技術(shù)方面開展研究工作。2003年2月27日,日本提出“促
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