خبر

  • تک بورد - جایی که خورشید همیشه می درخشد: قرار دادن خورشید در فضا

    جایی که خورشید همیشه می درخشد: قرار دادن خورشید در فضا
    1 روز و 9 ساعت قبل

    به لطف یک کمک بزرگ ، Caltech یک پروژه علمی تخیلی را تأمین کرده است.
    "هری اتواتر" از Caltech به Ars over Zoom به Ars گفت: "این ایده ای قدیمی تر از برنامه فضایی است." با استناد به آسیموف و کلارک ، اتواتر تصویری از صفحات خورشیدی درخشان که بر فراز زمین روی یک خرپای فلزی بزرگ شناور شده اند ، تهیه کرده است که همه آنها به سخت افزاری متصل شده اند که جریان را به شکلی مناسب برای تابش مجدد به زمین تبدیل

    وی سپس توضیح داد که چرا سیستم موردنظر خود در نهایت شبیه به این دید نمی شود ، حتی اگر در نهایت همان کار را انجام دهد.

    یک بارداری طولانی

    < p> در آگوست ، Caltech اعلام کرد که یکی از اعضای هیئت امنای خود بیش از 100 میلیون دلار به منظور توسعه قدرت فضایی اختصاص داده است. زمان بندی تا حدودی عجیب بود ، با توجه به اینکه اهدا کننده ، دونالد برن ، این روند را بیش از یک دهه پیش آغاز کرده بود. در آن زمان ، برن علاقه خود به قدرت مبتنی بر فضا را برای مدیریت دانشگاه توضیح داد ، که شروع به شناسایی اعضای هیات علمی که دارای علایق تحقیقاتی مرتبط با پروژه بودند ، کرد.

    "در ابتدا ، من بسیار شکاک بودم ، زیرا این ایده ای است که بارها از آن بازدید شده است. "Atwater به Ars گفت. "چه چیزی ممکن است انجام شود که جدید است؟" اما در طول سال ، او به تدریج متقاعد شد که برخی از رویکردهای مختلف ممکن است امکان پذیر باشد. اتواتر مطمئناً تخصص مربوطه را داشت. او قبلاً یک شرکت spinoff تأسیس کرده بود که روی سخت افزارهای فتوولتائیک فوق سبک تمرکز داشت. و افرادی با تخصص تکمیلی در Caltech به وی ملحق شدند: علی حاجیمیری (که در زمینه سخت افزار تبدیل نیرو کار کرده است) و سرجیو پلگرینو (که اتواتر او را "یکی از رهبران جهان در توسعه سازه های فضایی قابل استفاده سبک").

    تجربیات جمعی در تولید طرحی که نشان دهنده تغییر قابل توجهی در تفکر در مقایسه با ایده های قبلی است ، حیاتی بوده است. اتواتر به Ars گفت: "پارامتر اصلی در فضا کارایی نیست ، فی نفسه." "این قدرت خاص است - یعنی قدرت در واحد جرم. آنچه ما بیشتر به آن اهمیت می دهیم وات بر کیلوگرم است. ، "زیرا جرم در واحد مساحت و کل جرم بار ، به ترتیب بزرگی ، بسیار بزرگ بود." بزرگی نیاز به بازنگری در برخی فرضیات مهم دارد. اکثر سیستم های فتوولتائیک در فضا از سلولهای بسیار کارآمد استفاده می کنند که شامل سه لایه برداشت نور است که هر کدام با طول موج های مختلف نور تنظیم شده است. . در طرح کنونی تیم اکنون از یک لایه مواد فتوولتائیک استفاده شده است که کارایی بیشتری را در واحد جرم به ارمغان می آورد.

    از دست دادن کارایی در واحد سطح با پخش فتوولتائیک ها را در یک منطقه وسیع خارج کنید. این کار با استفاده از غشای انعطاف پذیر انجام می شود که Atwater آن را "نازک تر از باریک ترین کیسه پلاستیکی که برداشتید" توصیف کرد. این غشا با استفاده از آنچه "ساختار تنش" نامیده می شود ، محکم نگه داشته می شود - ساختارهای نسبتاً کوچک سفت و سخت که با تنش در ساختار مناسب نگه داشته می شوند. (اتواتر پیشنهاد کرد که چتری یا چادر کوله پشتی فکر کنید.)

    منبع اصلی دیگر وزن ، سیم کشی مسی است که برای انتقال جریان به جایی که جریان به زمین منتقل می شود ، مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین سیم کشی سنگین باید از بین برود ، که محدودیتی در میزان جریان قابل انتقال به یک فرستنده ایجاد می کند. بنابراین ، پروژه خورشیدی فضایی بر ساخت واحدهای کوچک و مستقل به نام کاشی متمرکز شده است که هر کدام فرستنده مخصوص خود را دارند. این قدرت کلی را که باید توسط سیم کشی حمل شود محدود می کند و سیم های بسیار کوچکتر را امکان پذیر می کند. همچنین به این معنی است که تبدیل نیرو برای انتقال را می توان با یک تراشه سیلیکونی کوچک انجام داد. اینها طوری طراحی شده اند که در شکل ظاهری تاشو در سخت افزارهای پرتاب کنونی قرار بگیرند ، سپس یکبار در مدار گسترش یابند. در حالی که تمام کاشی های سازه به طور مستقل عمل می کنند ، ساختار محرک های کوچکی را که برای حفظ جهت مفید در طول یک مدار مورد نیاز است ، فراهم می کند.

    "گیاهان" در فضا

    به تنهایی ، یک ساختار فردی قدرت زیادی را تأمین نمی کند ، بنابراین یک نیروگاه احتمالی به ساختارهای متعددی نیاز دارد که در حال شکل گیری هستند. بنابراین ، کارخانه کامل شامل سلسله مراتبی از اجزا می شود: کاشی هایی که به طور مستقل کار می کنند ، روی یک ساختار واحد نگه داشته می شوند ، با ساختارهای متعدد برای تولید قدرت کافی ترکیب می شوند. کل مجموعه باید در مدار زمین ثابت قرار گیرد تا بتواند در بالای یک ایستگاه دریافت زمینی باقی بماند ، در حالی که هنوز از نور خورشید به طور شبانه روزی لذت می برد.

    تبلیغات

    اتواتر به Ars گفت که برنامه این است ایستگاه دریافت کننده تقریباً به اندازه یک مزرعه خورشیدی در مقیاس بزرگ است. این مجموعه شامل تعداد زیادی مستطیل است که مایکروویوهای ارسال شده از فضا را به قدرت قابل استفاده تبدیل می کند.

    در اوایل بحث ایستگاه زمینی ، اتواتر سوالات ما را قطع کرد. وی گفت: "من می خواهم چیزی را از روی میز بردارم که درباره آن از من نپرسیده اید ،" این سوال ایمنی است: چگونه این کار را به نحوی انجام می دهید که پرتو مرگ ایجاد نکرده اید؟ " پاسخ به س ownال خودش در فیزیک حاکم بر فوکوس فوتون ها است ، که بیان می کند ترکیبی از دیافراگم و طول موج کوچکترین ناحیه تمرکز را تعیین می کند. فقط راهی وجود ندارد که بتوان خروجی قسمت درون فضا را به ناحیه ای متمرکز کرد که خطرناک باشد. کل شار انرژی در فرکانس های مایکروویو همان چیزی است که از نور خورشید دریافت می کنید. آتواتر می گوید: "شما می توانید زیر آن راه بروید."

    نحوه عملکرد این دستگاه در زمینه تولید انرژی کمی پیچیده است. در فضا ، شما 30 درصد فوتون بیشتری نسبت به زمین دریافت می کنید و آنها 24 ساعته و 7 روزه در دسترس هستند. در عین حال ، سیستم تولید کننده گاهی اوقات باید در زاویه ای کمتر از حد مطلوب باشد تا بتواند به ایستگاه مورد نظر انتقال یابد. سپس بخشهای قابل توجهی از آن قدرت را در حین تبدیل و انتقال از دست می دهید.

    چگونه همه چیز متعادل می شود؟ این بستگی به فرضیات شما دارد ، اما Atwater برآورد تقریبی ارائه داد: "قدرت خالص تولید شده کمی بیشتر از آن چیزی است که شما می توانید در صورت ظهر 24 ساعته در خورشید داشته باشید."

    گام های بعدی

    دوازده سال پیش ، ما با افرادی صحبت کردیم که شرکتی را تأسیس کرده بودند که رویکردی در زمینه قدرت فضایی در پیش گرفته بود که از کاری که اتواتر به ما می گفت کار نمی کند ، قابل تشخیص نیست. بنابراین ، صرفاً با به چالش کشیدن تفکر موجود ، پروژه Caltech ممکن است عملکرد مهمی را انجام دهد.

    اما آتواتر همچنین گفت که این پروژه "هدف تولید فناوری زیربنایی و بنیادی برای تولید خورشیدی فضایی مقرون به صرفه و مقیاس پذیر است" قدرت." با این معیار ، این پروژه همچنین با داشتن دارایی های فکری فراوان موفقیت آمیز بوده و برنامه هایی برای انجام یک نمایشی فضایی در اواخر سال 2022 یا اوایل 2023 در نظر گرفته شده است (این تاریخها ممکن است توضیح دهد که چرا Caltech تصمیم گرفت در مورد پروژه صحبت کند ) علاوه بر آن ، آتواتر گفت ، او و تیمش باید برای استقرار واقعی شرکای تجاری پیدا کنند. اگر بتوانند یکی را جذب کنند ، این امر به منزله تأیید دستیابی به بخش "مقرون به صرفه" هدف است.





خبرهای دیگر از علوم پایه