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NASA太阳能阵列技术为通讯卫星供电 未来将为月球、火星表面作业供电

美国太空探索机构美国宇航局(NASA)表示,其旨在帮助人类在火星等其他星球居住的创新也使地球上的生活更加美好。

以紧凑型伸缩阵列(CTA)为例,这是由美国宇航局位于弗吉尼亚州Hampton的Langley研究中心开发的一项技术,用于向太空中的卫星提供太阳能电力。CTA现在被业界用来为通信卫星供电。

CTA是一种极其高效的空间太阳能阵列结构,质量极低、装载紧凑、部署可靠。

NASA计划将太阳能阵列放在一个高大的桅杆上以避免月球遮挡,捕捉不间断光线。NASA将在由桅杆支撑的水平横臂上悬挂一组光伏电池毯,固定在可展开的三角架底座上。

太阳能阵列是由多个太阳电池组件组成的、作为一个系统发电的集合体。高效太阳电池阵列使用了独特的中央桅杆和部署机制,这可以使电池组件重量更轻,装载更紧凑。

美国航空航天和国防公司Northrop Grumman进一步完善了这一NASA技术的一种版本,用于为一组空客通信卫星供电。

Langley研究员Richard Pappa表示:"看到一项从研究论文中的想法起步的技术取得成果,被工业界用来解决现实世界中的问题,这真的让人非常兴奋。”

NASA空间技术任务局的“改变游戏规则”项目曾资助Langley的研究人员对如何紧凑装载可产生一兆瓦电力的太阳电池组进行了初步研究。将大量货物运往火星可能需要数百千瓦电力,而当时最大的阵列只能产生约25千瓦电力。

Langley垂直太阳能电池阵列技术项目经理Charles Taylor表示:"太阳电池阵列的问题在于,当它们变得非常大时,它们会以非常低的频率振动,干扰航天器姿态控制系统。为了装入可用的发射体积,这些阵列必须坚固,但是又要足够轻并且可折叠。"

在Pappa和国家航空航天研究所的Martin Mikulas的领导下,Langley的研究人员设计并分析了一个1兆瓦太阳能阵列,这一阵列的质量低,具有适合发射的紧凑构造并且极其可靠。

这个概念涉及将一个太阳电池毯嵌套在一个可伸缩的支撑杆的侧面。在安装时,太阳电池毯悬挂在由垂直桅杆支撑的水平臂上。整个结构靠在一个三脚架底座上,利用月球引力展开太阳能电池毯。这个想法迅速引起了工业界以及美国国防部的兴趣。

位于加利福尼亚州圣巴巴拉的Angstrom Designs公司通过小企业创新研究(SBIR)和小企业技术转让(STTR)计划与加利福尼亚州Goleta的Northrop Grumman公司合作,根据发表的论文制造硬件。最终,通过与美国宇航局和国防部签署的数个SBIR合同,合作开发出的一种工作原型引发了更多行业关注。

"我们看到了从开始到结束的整个技术开发流程。”

有朝一日,大型可部署太阳能电池阵列技术不仅可以用于地球轨道卫星,而且在稍作修改后,还可以用于行星探索,为在月球和火星的表面作业供电。

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