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楼主: jingyan66
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[其他主题] 我国发展空间太阳能电站的必要性和相关技术基础分析

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楠宫晓风vn 发表于 2015-10-26 18:14 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
Lsquirrel 发表于 2015-10-26 17:27
我就是偶然看到过新闻,到底什么样子,文字和图片描述都没看到过

美国能源部网站有个太空电站专题,里面有不少设想图。实际上钱学森实验室这些论文里就有很多用的那里面的图……
zimu 发表于 2015-10-26 19:34 | 显示全部楼层
本帖最后由 zimu 于 2015-10-26 19:40 编辑
pingkefu 发表于 2015-10-26 12:12
如果把太空电站的电能传输到地面,和风电核电这样的新能源比较竞争力不太大。可不可以换个思路,将微波波束 ...

都有月球基地了, 在轨道上搞, 还不如在月面搞, 施工难度能降好几个量级, 维护性和可靠性, 更是好到天边去了: 出个问题, 基地电工套个宇航服开个电瓶车出去就能修, 换成轨道电站,  就是发射-EVA-着陆组合拳, 都是高危项目.

月面电站配合大线度的相控阵列, 也能搞微波供能. 而且基于显而易见的尺度优势, 波束指向性比轨道电站还能好一些., 至于月夜问题, ... 多造几个就好了, 搞不好比一个轨道电站更省钱.

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pingkefu 发表于 2015-10-26 22:51 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
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楠宫晓风vn 发表于 2015-10-27 10:37 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
pingkefu 发表于 2015-10-26 22:51
老兄得注意联系前文啊,这个轨道电站本来就不用EVA维护,用自由飞机器人上去维修。而且这么说吧,火箭只 ...

土星5的LTO载荷45吨,单射登月舱,即使登月舱的质量比和比冲达到了牵牛星的水平,有效载荷也不过12吨……
30吨←_←话说牵牛星货运型月面载荷才15吨←_←那可是个50吨重、氢氧燃料的怪胎……
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pingkefu 发表于 2015-10-27 10:49 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
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zimu 发表于 2015-10-27 12:46 | 显示全部楼层
pingkefu 发表于 2015-10-27 10:49
sorry,具体数据没记住,这样正好说明月面发电更不靠谱,Ares5的leo180吨,落月质量1:12,还是老美神一 ...

你没看清我说的前提是 你提到的那个"月球基地", 如果要造长居月球基地, 那附带建设月球电站就比轨道电站合算, 月面建设是可以利用月面材料的, 只需要发射生产工具, 而不是把整个电站都打到轨道上去.

我个人不感冒月面基地, 但如果要搞月球基地, 那么地外电站的合适位置, 就不是在GEO. 施工和维护性的好处多太多了. 要我说, 你们说的轨道电站方案中的那个万能的自由飞机器人是比电站更难搞的存在, 连地面电站都无法实现无人值守.

地球轨道电站最应该发愁的不是发电, 而是输受电端的适配问题.   利用太空零重力扰动少的优势, 搞超大尺度的相控输电阵列, 从而实现 1 极细波束(意味着小尺度的受电阵列) 2 波束指向电控, 3 时分输电, 这样还可能有一线生机. 为航天器或者平流层飞行器搞太空传电. 以后的航天航空器甩掉发电设备, 只带一个小型受电阵列和蓄电池, 隔一段时间充一会儿电, 保持一直工作在高功率模式下. 要是接收端要搞得很大(前面设想的上百公里的无人区之类), 这项目就死定了... 不过again  要是到了这个规模, 月面阵没准又有优势了...
楠宫晓风vn 发表于 2015-10-27 12:55 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
zimu 发表于 2015-10-27 12:46
你没看清我说的前提是 你提到的那个"月球基地", 如果要造长居月球基地, 那附带建设月球电站就比轨道电站 ...

上百公里无人区你从哪看的?微波输电的安全要求是300公里时速高铁无明显温度上升、亚音速客机无放电,未来的发展方向甚至包括与地面无线输电系统配合无缝对接覆盖城市,整个城市作为接收端、各种无线输电接口作为接收段……
要是有几十公里寸草不生的那种功率,干脆当武器用得了,连米格25的雷达烤兔子流言(或者说谣言)都没那么夸张……
楠宫晓风vn 发表于 2015-10-27 12:57 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
zimu 发表于 2015-10-27 12:46
你没看清我说的前提是 你提到的那个"月球基地", 如果要造长居月球基地, 那附带建设月球电站就比轨道电站 ...

月球没碳,压根就没有办法生产硅和砷化镓,更没办法生产石墨烯,我不知道你是想玩电解二氧化硅黑科技还是想弄个氦3聚变堆自己产硅原子?
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pingkefu 发表于 2015-10-27 13:08 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
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蟀率的珞子 发表于 2015-10-27 15:10 | 显示全部楼层
本帖最后由 蟀率的珞子 于 2015-10-27 15:17 编辑

搞武器化.
反导反卫倒市可以考虑.

比如用激光等
正好需要大功率.

有人上去更好,
侦察,预警,通信,防御,攻击等都可以.

攻击卫星,远程以上弹道导弹可能效果比较好,对付高超的效果可能差点,但是不是比地面好呢
zimu 发表于 2015-10-27 21:59 | 显示全部楼层
本帖最后由 zimu 于 2015-10-28 12:03 编辑
楠宫晓风vn 发表于 2015-10-27 12:55
上百公里无人区你从哪看的?微波输电的安全要求是300公里时速高铁无明显温度上升、亚音速客机无放电,未 ...

以日本早年SPSS的阶段4 1GW输出功率的太空电站来粗略算,

如果按你说的, 所谓的微波输能安全要求受端无明显温升(以天线无主动降温为例, 设升温的热功密度门限250W/m2, ----按地球表面午间日照功率大约800W/平米, 地表已经能烫熟鸡蛋了), 按接受端转化效率 75%(不算低了) , 即 25%的热损耗, 受微波辐射照功率面密度估计在1000W/m2上下 . 要承受1GW的辐射, 则接收端面积是1平方千米. 看起来还不大.
但问题在于, 接受安全区外缘的功率密度, 要降到微波安全辐射范围以内(否则没法住人). 国标认为特种职业每日可接受的微波辐射安全剂量上限是400μW·h/cm2, 折算成面密度(人员常住, 需要除24小时), 也就是不到20μW/cm2, 换算成平米, 是0.2W/m2. 面密度差是5000倍, 大约是 2^13次方. 乐观一点, 让辐射功率按公里数以指数级衰减(考虑到GEO到地面的距离, 基本不可能有这么理想的辐射降曲线), 能降到安全范围, 安全边界已经距接受阵列13公里了, 考虑一点缓冲, 就是接近200平方公里的覆盖面积. 何况这还是特种职业的安全标准, 老百姓愿意在没补贴的情况下一直住下去? 整出个几十公里直径的无人区是可能的.

视距内的微波输电, 因为受控程度更高也不用太多考虑散射, 功率密度可以考虑做得高一点, 太空电站没这个便利可用, 更不可能直接投射波束到整个民居城市上空. 而如果以安全辐射标准来发射, 那个微波密度, 有些过低了, 1平米的天线才0.2瓦, 抛去损耗, 勉强能点亮一个LED灯珠

米格25的谣言, 是因为造谣的人不知道雷达有峰值功率的概念和非常大的空占比闹出来的笑话, 而在太空电站对地输电方面不存在这个前提, 因为输电本身就是连续辐射
zimu 发表于 2015-10-27 22:57 | 显示全部楼层
楠宫晓风vn 发表于 2015-10-27 12:57
月球没碳,压根就没有办法生产硅和砷化镓,更没办法生产石墨烯,我不知道你是想玩电解二氧化硅黑科技还是 ...

看过一个专门比较过月面电站和GEO轨道电站的PDF, 里面列举的就是轨道电站用砷化镓, 月面站用本地产光伏硅. 具体什么原理制备, 没说.

其实总的算来, 地面之外的电站向地面供电, 经济性上非常非常亏, 远不如地表光伏站(全人类的电量需求全部用光伏支撑, 光电板覆盖面积也铺不满一个浙江省). 技术性上, 太空电站和地面光伏电站相比, 也就光照时长和微波波长占了点大气穿透性的便宜. 比较下工程难度, 压根看不出有从天基输电到地基的必要性.
HaleBoppComet 发表于 2015-10-27 23:57 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
月面建电站要考虑地点
HaleBoppComet 发表于 2015-10-28 00:00 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
月面建电站要考虑地点  最合适的地方是北极 那里既有全年时间80%以上的永昼峰 又有储水的永夜坑。既然是成规模的月面基地配套发电站  只有去月球两极  北极永昼峰多于南极 南极永夜坑多于北极。
HaleBoppComet 发表于 2015-10-28 00:05 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
月面建电站要考虑地点  最合适的是北极  月球北极既有全年80%以上关照时间的永昼峰 又有储水的永夜坑。既然是月面成规模的基地配套发电站 肯定建在月球两极 南极永夜坑条件优于北极 北极永昼峰条件好于南极  但是都是建设月面站的好地方 发电北极80%以上全年光照时间的永昼峰有好几个  是建发电站的好地方 没有长时间月夜的困扰。
darklighter 发表于 2015-10-31 18:11 | 显示全部楼层
Lsquirrel 发表于 2015-10-26 17:27
我就是偶然看到过新闻,到底什么样子,文字和图片描述都没看到过

IAF论文上有个图,GEO口径1km,地面口径4km(估计是赤道)。地面最高功率密度23mw/cm^2(印象)。应该是1GW方案的。
darklighter 发表于 2015-10-31 19:24 | 显示全部楼层
上述1GW方案就算可行,要提到“解决能源问题”的高度,至少也要建数百个……

还有一些其他的原理性问题,是论证初期就应该考虑的,比如:
空间阵列的姿态是对地定向还是对日定向?
要不要做轨道保持?
寿命到了如何处理?
暗夜流星 发表于 2016-1-12 16:43 | 显示全部楼层

钱学森实验室太阳能电站概念获得国际竞赛一等奖
http://www.cast.cn/CastCn/Show.asp?ArticleID=49452

方案链接在这里:
http://www.yhxb.org.cn/EN/Y2015/V36/I11/1332#

近日,钱学森实验室提交的“multi-rotary joints sps”(多旋转关节空间太阳能电站)设计项目在2015年太阳能卫星设计竞赛中脱颖而出,荣获设计竞赛第一名。在答辩环节,参赛团队在组办方的帮助下,以实时网络视频的方式进行现场报告和答辩,最终设计方案的创新设计思想得到评委的一致认可,荣登榜首。

   参赛团队提交的多旋转关节空间太阳能电站设计方案在国际上首次提出采用多个相互独立的太阳电池子阵代替了传统的整体式太阳电池阵,以多个中等功率的导电旋转关节替代传统的极高功率的旋转关节的设计思路,解决了传统空间太阳能电站方案中的极大功率导电旋转关节技术难题,模块化的设计思想还便于系统的组装和构建,备受评委认可。

   国际太阳能卫星设计竞赛(international sunsat design competition)是由美国ohio大学和美国国家空间学会(nss)发起的面向空间太阳能电站的设计竞赛,旨在激励创新设计,推动空间太阳能电站的发展。竞赛主办方代表、美国国家空间学会主席mark hopkins先生一行还利用来中国参会的机会为该参赛团队现场颁奖,并深入探讨推动空间太阳能电站的国际合作。


ssizz 发表于 2016-3-7 22:24 | 显示全部楼层
空间站之后是什么?张育林介绍,相关部门和专家已经开始谋划,并且有了目标指向——地月空间。

  人类最容易获取的资源是太阳能,虽然在地面太阳能的利用效率非常低,但在太空却可以高效利用转化为电能。目前人类发射到太空的最庞大物体国际空间站有400多吨,而一个工业级的太阳能发电站达到上万吨,靠从地面发射来建造空间太阳电站几乎是不可能的。

  张育林说,太阳能发电最主要的部件是电池板,其原料是二氧化硅,而这是月球上随处可见取之不尽的资源;月球极地和地月空间的小行星上有水,可以电解成氧气和氢气,作为航天器的推进剂。这两个条件结合起来,使地月空间建造太阳能电站成为可能。


  除了能源,地月空间还可为人类发展提供高位置资源、矿产资源等。张育林认为,开展地月空间载人航天活动,既是我国三步走战略的有机衔接,也可以为火星探测等深空载人探测奠定基础。

  “因此,谋划我国载人航天未来发展,既不会是简单地登月,也不会是目前很难实现的载人火星探测,而是从抢占未来发展先机的角度,通过持续的技术突破和积累,一步一个脚印地谋求开发利用地月空间。”张育林说。http://news.xinhuanet.com/2016-03/07/c_1118257901.htm
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AESIR 发表于 2016-3-8 00:42 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
ssizz 发表于 2016-3-7 22:24
空间站之后是什么?张育林介绍,相关部门和专家已经开始谋划,并且有了目标指向——地月空间。

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