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中秋将至,广寒宫怎么通电?

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4000多年前,我国第一位女航天员嫦娥同志就已经完成了登月的壮举,同行的还有助理吴刚、动物玉兔和蟾蜍、植物月桂。

中秋将至,桂花飘香,皓月当空,而我们却忘记了广寒宫内尚未通电。

请国家电网铺设远距离高压输电线路?这显然是不可能的。

月亮之所以发光,小朋友们都知道是因为反射了太阳光。

月球没有大气层,仅仅反射了3-12%的阳光,就给夜晚的地球带来了一抹亮色。而另外绝大部分阳光都被月球地表吸收,如果这部分能量能被利用,月球的电力供应问题不就得到解决了吗?

电力是人类今后在月球生活以及未来移民火星或其他星球的必要条件。科学家们正在研究一些潜在的能源方案,为建立月球基地打下基础,并为漫游车和其他操作提供动力。

方案一:垂直太阳能面板

各方案中最先进的是垂直展开式太阳能电池板的概念。

现有的空间太阳能面板一般采用阵列结构或水平布置,用于微重力环境。比如中国空间站和“祝融”号火星车采用的太阳能面板。

而这种垂直布置式面板概念,旨在最大限度地吸收阳光能量,提高发电量,并减少在月球极地的损失,因为在那里太阳升起时距离地平线不远,跟地球南北极的极昼相似。

而在山丘和斜坡这样的岩石构造中,低角度的光线会在地表投下阴影,这会阻碍水平结构的太阳能面板获取光线。一个高大的垂直太阳能发电结构将增加获得不间断光线的可能性,它更适用于星球地表固定位置收集阳光。

美国航空航天局NASA正在与五家公司合作,以使这项技术成熟。在第一阶段,将完成面板阵列的设计。这些阵列可以自动升高到9.5米的高度,并在必要时可以收回进行重新定位。

此外,设计必须在陡峭的地形上保持稳定,抵抗月球尘埃的磨蚀,最大限度地减少质量和包装体积,以帮助运送到月球表面。

在设计阶段结束时,NASA计划从两种设计中选择一种来建造原型机并进行环境测试,最终选择其中一种,在2030年左右投入使用。

方案二:弯光器

另一个正在为月球南极基地开发的电源概念是“弯光器”(Light Bender),它利用反光镜和透镜的组合来捕捉和聚焦太阳光。

这种光线通过菲涅尔透镜进行校准,传输给距离1公里或更远的多个终端用户。它通过小型(直径2-4米)光伏阵列转换成电能,可以安装在基地或移动探测车上。

弯光器的概念被认为比激光等替代方案更优越,因为它只有一次光电转换,效率更高;而且与依赖大规模密集电缆敷设的传统电网相比,其质量减少了约5倍。

最初的设计是主镜可以捕获相当于48kWe的阳光。最终用户所能获得的电能取决于与一次收集点的距离。初步分析表明,在1公里内至少有9kWe的不间断电力可用。

正在进行的第一阶段研究重点是光学镜片和透镜的设计,以及这种设计如何放置在一个机械结构中,最终目标是将着陆质量最小化。

未来的“广寒宫”

电力问题一旦解决,将会极大改善“广寒宫”的各项设施条件,也为下一步扩张月球村落打下坚实的基础。

中国在2004年2月25日宣布:中国绕月探测工程于当日起正式实施,并将绕月探测工程正式命名为“嫦娥工程”。该工程的最终目的是为了在月球上建永久性基地。

1
2030年

我国将在月球建立第一个国际科研站。

2
2030-2035年
建成拓展型的国际月球科研站,届时将满足有人值守、长期自动运行的科研需求。
3
2036-2045年
正式建成月球基地,宇航员们能够在月球长期驻守,并开展全面的科学研究和月球资源的开发利用。

大胆畅想一下,未来可期!


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原创作者兵哥,十余年能源电力行业项目管理经验,高级工程师,PMP。做过国外火电总包,管过国内燃机主机成套供货,欧美行业领先的天然气处理系统和燃机进气系统整套解决方案也是手到擒来。专业情结使然,特别关注能源行业前沿发展。

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