科学探索|加州理工学院的太空太阳能项目为其第一个轨道原型做准备加州理工学院的太空太阳能项

加州理工学院雄心勃勃的太空太阳能项目，在一笔上亿美元的巨额捐款的支持下，正准备将其第一批原型发射到轨道上。这些先进的超轻结构将收集、转换和无线发送能量。

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为什么研究人员想在太空中收集太阳能？他们认为在太空中24小时可以获得几乎无限的太阳能，没有大气层的阻碍，更不用说受天气或障碍物影响。每平方米太阳能电池板在太空中的能源潜力是地球上的八倍。问题一直是如何做到这一点--以及事实上，它将花费多少钱。在太空中发射、组装和维护设备的成本是天文数字。一个有价值的太空太阳能装置的规模是令人难以置信的，而前所未有的问题在旅程的每一步都带来巨大的障碍。
加州理工学院的一个团队并不气馁，而且确实被这一挑战所激励，他们已经在太空太阳能项目上工作了近十年。早在2013年，Irvine公司董事长(Donald Bren就为该项目提供了超过1亿美元的惊人捐赠--这笔捐赠最近才被披露，2015年诺斯罗普-格鲁曼公司又为该项目提供了1750万美元的资金。

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该项目基本上是在三个方面进行的。一个小组一直在研究重量极轻的高效光伏电池，其功率重量比甚至比目前在国际空间站和现代卫星上使用的太阳能电池板高出50-100倍。
【科学探索|加州理工学院的太空太阳能项目为其第一个轨道原型做准备】第二个团队专注于开发超轻、微型、低成本的设备，将来自太阳能电池板的直流电转换为射频功率，然后将其传送到地球上，使用相位操纵将光束电子化地引导到地面上的接收器阵列。

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这两个团队已经将他们的进展结合到一个“瓦片”的功能原型中--大约10平方厘米，结合了太阳能捕获、转换为射频和无线传输。这些高度集成、非常灵活的“瓦片”，每块的重量不到十分之一盎司（不到2.8克），它们被设计成可折叠的配置，基本上没有浪费的空间，被放入运载火箭并送入轨道，在那里它们会自己展开。

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因此，整个空间太阳能阵列被设想为一个超模块化的组件。这些“瓦片”被设计成2米宽的条状，长度可达60米。这些条状物被整合成大约60×60米的模块。

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因此，第三个小组一直在研究如何建立一个全尺寸的阵列，将数以千计的“瓦片”组合成模块，并将数以千计的模块组合成一个巨大的太阳能收集和传输阵列，面积约为9平方公里。这个小组得到的挑战是为这些模块创造超轻、超薄的空间结构，这些结构可以非常紧密地折叠起来，然后自主地展开成巨大的模块，并在阵列像飞毯一样在太空中呼啸时保持其形状和位置。

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这个团队已经做了一些惊人的工作；受日本折纸和卷纸的启发，他们已经设计并制作了卷曲、折叠、自组装的结构原型--包括可卷曲的接头--每平方米仅重150克。