大功率太陽能電力發(fā)動機(jī)是目前擴(kuò)展人們太空活動的關(guān)鍵技術(shù)之一，這種技術(shù)能開發(fā)出更高級的太陽能電池陣列系統(tǒng)。
當(dāng)人類第一次擁有離開地球探索太空的能力時，我們對于了解地球以外物體以及探索太空的渴求伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展而愈發(fā)的強(qiáng)烈起來。與此同時，當(dāng)人類所發(fā)現(xiàn)的宇宙空間越來越大，我們渴望飛向更遠(yuǎn)太空的夢想也隨之而來。
為了了解更多，也為了飛得更遠(yuǎn)，科學(xué)家們所研究的新技術(shù)和產(chǎn)生的新思想大多數(shù)都會首先應(yīng)用于太空計(jì)劃。這些技術(shù)創(chuàng)新往往都涉及最基本的能源問題，通過對這些太空技術(shù)進(jìn)行分析，我們可從中尋覓未來世界的能源應(yīng)用。
太空旅行用半導(dǎo)體墨水作光源
日前，位于美國亞利桑那州的N次方環(huán)球技術(shù)有限公司（NthDegree）與美國國家航空航天局（NASA）簽署了一項(xiàng)合約，將共同開發(fā)一種“輕質(zhì)低耗”的光源。
NthDegree是一家針對照明、太陽能和能量存儲等應(yīng)用領(lǐng)域從事無機(jī)印刷和柔性半導(dǎo)體開發(fā)的技術(shù)公司。該公司最新開發(fā)出一種名為Nth Light的半導(dǎo)體墨水，可作為創(chuàng)新性的光源。
目前，NASA正對該技術(shù)進(jìn)行測試，評估其安全性，以判斷這種墨水是否有毒，是否可以滿足太空旅行的要求。
NthDegree公司網(wǎng)站透露，該公司還發(fā)明了一種可以將半導(dǎo)體墨水轉(zhuǎn)移到襯底上的新方法。據(jù)了解，這種墨水內(nèi)含有使用傳統(tǒng)晶圓制成的二極管和晶體管以作為功能元件。使用標(biāo)準(zhǔn)高速印刷機(jī)便可以發(fā)揮出這種墨水的功能特性。
在2012年6月舉辦的信息顯示學(xué)會展覽會議上，就展示了使用該技術(shù)的固態(tài)照明裝置，該裝置在標(biāo)準(zhǔn)氮化銦鎵異質(zhì)外延上，制成微型的發(fā)光二極管，并分散到半導(dǎo)體墨水黏合劑中。該方法還可以應(yīng)用于未來的油墨開發(fā)，以及硅或III-V族化合物的半導(dǎo)體制造技術(shù)。
NthDegree公司表示，這種半導(dǎo)體墨水的應(yīng)用技術(shù)可以形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。據(jù)了解，以一臺60公分寬的柔性凸版印刷機(jī)為例，每分鐘可印刷出75公尺，以每年運(yùn)作300天，每天工作20小時計(jì)算，大約可相當(dāng)于2.5億顆A-19標(biāo)準(zhǔn)的LED燈泡。而技術(shù)成本僅類似于現(xiàn)有的節(jié)能燈泡。
藉由傳統(tǒng)印刷技術(shù)來制造出具備有功能性的電子裝置，可繞過元件封裝這個步驟，直接印刷到基板上的元件還能讓廠商設(shè)計(jì)出外形和功能更加多樣化的照明裝置。目前已經(jīng)開發(fā)出的照明面板，尺寸為60公分×120公分，亮度達(dá)5000流明，并整合了100W的電源。該面板是為了取代現(xiàn)行的熒光燈照明而設(shè)計(jì)，可提供更廣泛的色溫，壽命長達(dá)5萬小時。此外，NthDegree公司開發(fā)了外形為硅球狀的薄膜太陽能裝置，并預(yù)計(jì)其效率將可與傳統(tǒng)太陽能電池面板媲美。
這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用或許會改變我們一貫的照明方式。
核動力驅(qū)動的“好奇”號
2011年11月26日23時2分，“好奇”號火星探測器發(fā)射成功，順利進(jìn)入飛往火星的軌道。2012年8月6日，“好奇”號成功降落在火星表面，展開了為期兩年的火星探測任務(wù)。
8月22日，美國宇航局科學(xué)家表示，重達(dá)900公斤的“好奇”號火星車已完成了第一次駕駛，并在火星表面留下了清晰可見的車胎痕跡。此次行走中，“好奇”號開動它的6個車輪，先向前行駛4.5米，之后順時針轉(zhuǎn)彎120度，又后退行駛2.5米，前后共用時5分鐘。
從降落那一刻起，全副武裝的“好奇”號就開始展示自己的高科技含量。作為美國第四個火星探測器，也是第一輛采用核動力驅(qū)動的火星車，其使命是探尋火星上的生命元素。
相比之前的“勇氣”號、“機(jī)遇”號等使用太陽能電池板的火星車受制于火星季節(jié)變化，電池板提供的能量也有限，“好奇”號的動力由一臺多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器提供，實(shí)際就是一塊核電池。
因?yàn)槭褂昧撕藙恿Γ?ldquo;好奇”號還曾經(jīng)引發(fā)了環(huán)保組織的抗議，它也因此推遲了發(fā)射時間。該系統(tǒng)由兩部分組成：一個裝填钚-238二氧化物的熱源和一組固體熱電偶，可以將钚-238產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電力。這一系統(tǒng)使用壽命為14年，遠(yuǎn)高于太陽能電池板。該系統(tǒng)足以為“好奇”號同時運(yùn)轉(zhuǎn)的諸多儀器提供充足能量。
“好奇”號的設(shè)計(jì)行程超過19公里，并將在火星表面攀登高山。與前輩們相比，“好奇”號火星車的質(zhì)量是它們的3倍，體積超過兩倍。“好奇”號攜帶10臺設(shè)備，是“機(jī)遇”號和“勇氣”號所攜設(shè)備數(shù)量的兩倍，質(zhì)量的10余倍。
不難想象，也許在未來我們的交通工具也將使用安全的核動力。
新太陽能電池助力發(fā)展高級航天器
許許多多圍繞著地球運(yùn)轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星，都需要依賴太陽能作為能源。這些人造衛(wèi)星通過在太空中展開太陽能光板來吸收太陽光。利用太陽能電池在太空中充電，這是太空飛行最重要的能源組成部分。
近日，NASA宣布，其與可擴(kuò)展空間系統(tǒng)和ATK空間系統(tǒng)兩家公司簽約，在太空技術(shù)項(xiàng)目上共同發(fā)展高級航天器的太陽能電池系統(tǒng)。
據(jù)了解，大功率的太陽能電力發(fā)動機(jī)是目前擴(kuò)展人們太空活動的關(guān)鍵技術(shù)之一，這種技術(shù)能開發(fā)出更高級的太陽能電池陣列系統(tǒng)。
目前，可擴(kuò)展空間系統(tǒng)和ATK空間系統(tǒng)兩家公司都在計(jì)劃推出更為先進(jìn)的方法為下一代大規(guī)模太陽能電池技術(shù)和新的電池結(jié)構(gòu)服務(wù)。
NASA表示，相對于現(xiàn)在的電池技術(shù)，新技術(shù)會極大減少電池的重量和體積，并預(yù)期大幅增強(qiáng)其性能，新的系統(tǒng)足以產(chǎn)生更為強(qiáng)勁的能源動力。
NASA在此期間還舉辦了一個競賽，規(guī)定兩家公司都要在未來18個月內(nèi)完成開發(fā)太陽能電池技術(shù)的項(xiàng)目。第一階段兩家公司都能達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)后，項(xiàng)目的第二階段將通過太空中模塊化可擴(kuò)展的太陽能電池系統(tǒng)完成太空飛行的準(zhǔn)備工作。競賽獎金高達(dá)700萬美元。
未來，太陽能這種清潔能源的利用，勢必會得到更廣闊的發(fā)展。
