Cnbeta 05月29日 21:47
日本突破性试验使从太空传递太阳能更接近现实
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文章探讨了利用现有技术从低轨道卫星向地球发射太阳能的可行性与优势。日本太空系统公司(JSS)的研究成功验证了无线能量传输技术,为太空太阳能提供了技术支持。与地面太阳能相比,太空太阳能具有不受大气干扰、全天候供应等优势,能够补充多种能源需求。然而,能量损耗、太空垃圾以及潜在的武器化风险等问题仍需解决。文章还介绍了加州理工学院的类似实验和相关商业计划,展示了太空太阳能的广阔前景。

🛰️ **技术可行性验证:** 日本太空系统公司(JSS)的研究人员成功地将能量无线传输到高速飞行的喷气式飞机,证实了从太空向地球传输太阳能的可行性。实验在5公里(3.1英里)外快速移动的物体上取得了圆满成功,证明了技术的可行性。

☀️ **优势与潜力:** 与地面太阳能相比,太空太阳能具有多重优势。由于没有地球大气层的干扰,它可以收集到数倍于地面的能量。卫星可以全天候供应太阳能,并减少碳排放。地面接收器的覆盖范围也比典型的太阳能或风力发电场小得多。

⚡ **关键技术与挑战:** 微波传输是核心技术,通过量子干涉效应实现能量传输。然而,能量在微波辐射转换过程中会损失,并且人造卫星需要应对微陨石和太空垃圾的挑战。此外,轨道微波发射器可能存在被武器化的风险。

💡 **实践与展望:** 加州理工学院的实验验证了从低地球轨道传输能量的可行性,并为地面上的两盏LED灯供电。加州一家初创公司也提出了利用配备镜子的卫星阵列从太空发射太阳能的商业计划,展示了太空太阳能的广阔前景。

最近的测试证明,利用现有技术,理论上可以从低轨道卫星向地球发射太阳能。如果得以实施,该方法可以解决传统太阳能电池板的若干缺陷,在占用最小空间的同时,提供持续的可再生能源。

日本太空系统公司(JSS)的研究人员最近成功将高速飞行的喷气式飞机的能量无线传输到地面天线。这项成功的实验证实了多种工具的可行性,这些工具最终可能将太阳能从太空传输到地球。

与地面太阳能发电场相比,将能量发射到地面的低轨道太阳能电池板具有多重优势。由于没有地球大气层的干扰,它们可以收集到数倍于地面的能量。这些太阳能电池板阵列将以微波的形式向地球输送电力,微波在穿过大气层时仅损失5%的能量。

此外,保持适当的轨道能够使太阳能在夜间传输,确保不间断的全天候供应。科学家推测,来自太空的太阳能可以补充各种陆地和空中交通工具所需的能源,从而进一步减少碳排放。地面接收器的覆盖范围也比典型的太阳能或风力发电场小得多。

然而,这其中仍然存在一些障碍。在微波辐射的转换过程中,大量的能量会损失。此外,所有人造卫星都必须应对微陨石以及可能产生的太空垃圾。一些人还推测,轨道微波发射器可能成为大规模杀伤性武器。

JSS 早期实验证实了无线电力传输距离为 30 至 100 米,而最新测试则在 5 公里(3.1 英里)外的快速移动物体上取得了圆满成功。科学家们驾驶一架小型喷气式飞机飞越天线阵列,并从多个角度测量了能量接收情况,证明了其能够快速准确地改变微波传输方向的能力。

微波传输利用量子干涉效应,使来自多个源头的波同时反射,从而抵消除沿特定方向传播的波之外的所有波。这一概念类似于在水体中多个点上溅起波浪,形成相互补充的强波区,并平息波相互抵消的区域。

JSS 的最终计划是从距离地球 36,000 公里(22,369 英里)的轨道卫星发射能量。加州理工学院的研究人员于 2023 年完成了一项类似的实验。该校的微波阵列低轨道电力传输实验 (MPRTL) 从低地球轨道发射的能量足以为地面上的两盏 LED 灯供电。去年,加州一家初创公司提议出售利用配备镜子的卫星阵列从太空发射的太阳能。

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