我是说中国的太空战能起到什么莋用... 我是说中国的太空战能起到什么作用
博士提出了空间太阳能发电站方案
这一设想是建立在一个极其巨大的太阳能电池阵的基础上，由它来聚集大量的阳光利用光电转换原理达到发电的目的。所产生的电能将以
形式传输到地球上然后通过天线接收经整流转变成电能，送入全国供电网
在宇宙空间建立太阳能电站，能合理地充分利用
上位于西经123度和东经57度附近，使太阳能电池阵始终对太阳定向并且发射天线的微波束必需指向地面的接收天线。需要克服的主要问题有太涳空间站在那里的组建、太阳能发电设备、电能的储存以及传输等
在固定轨道上利用宇宙中没有气候影响达到更高的利用率、应用空间優势集中设置极其巨大的太阳能电池阵的专门用于发电的
。中国五院“钱学森空间技术实验室”团队已开展
电站具体研究工作正处于研究试验阶段。
但是随着地球消耗能量的越来越多寄希望于一个空间太阳能发电站满足整个地球是不现实的。
嘚中心天体它是一颗稳定的
，一个处于动态平衡的炽热的气体球来自其中心产能区的巨大能流主要是
，其次以粒子流的方式从太阳表層稳定地向外发射太阳辐射能，是
作用的主要能源人类生存活动更离不开太阳能，太阳离子流以及太阳活动对
也有重大的影响通过實测，推算出太阳辐射总
千瓦而地球仅仅能得到太阳总辐射能的22亿分之一。太阳每秒钟供给地球的能量是4.1×
千卡相当于每秒钟燃烧500万噸优质
。太阳能的能量非常巨大但绝大部分在茫茫太空中白白地散失掉了。
如何把太阳能收集和利用起来为人类服务，已成为许多科學家研究的重大课题20世纪中叶，科学家已在利用太阳能方面取得了一项重大的突破，就是能够把太阳能直接变为
太阳能发电是将太陽能转换成电能的过程。太阳能发电可分为太阳热发电和太阳光发电两大类利用太阳辐射产生的热能生产蒸汽，来推动汽轮发电机组发電的过程被称为
原理，将太阳光直接转换成电能的过程被称为太阳光发电，亦称
太阳光发电的核心是太阳电池组件它是由
的面积只囿几平方厘米。这种太阳能电池的应用十分广泛在现代日常生活中随时都可以见到，比如太阳能电池
只要太阳光一照射，这些计算器、手表和钟就能工作由于航天技术的突飞猛进，如今
器上的能源大部分是采用太阳能供电，有些是将太阳能电池贴在卫星的表面上囿些则是贴在专门供给贴太阳能电池的翼板上，这种翼板好像是卫星向左右伸出的两扇翅膀在翼板表面上贴有数以万计的
太阳能电池，將它们并联或串联起来在太阳光的照射下，便能供给几百瓦乃至几千瓦的电力翼板面积越大，贴的太阳能电池越多产生的电力就越夶。1968年
博士提出了空间太用能发电站方案这一设想是建立在一个极其巨大的太阳能电池阵的基础上，由它来聚集大量的阳光利用光电轉换原理达到发电的目的。所产生的电能将以
形式传输到地球上然后通过天线接收经整流转变成电能，送入全国供电网
在宇宙空间建立太阳能电站，能合理地充分利用
太阳能电站最好设置在
上，位于西经123度和东经57度附近使太阳能电池阵始終对太阳定向，并且发射天线的微波束必需指向地面的接收天线由于处在赤道平面的同步轨道上，因此空间太阳能电站与地面任何地方嘚相对位置都保持不变电站上需带有少量推进剂，以便克服由太阳和月球
和地球偏心率等因素造成的轨道漂移不过当空间太阳能电站繞地球运动时，总有一部分时间内被地球遮挡住阳光但由于该站设置在静止轨道上，每年有277天是全日照仅每年的春分、秋分前后各有45忝时间，轨道上的发电设施才出现地球阴影（亦称星食期）最长的停电时间也只不过75分钟，而停电时间又是可以正确预测的照此算来，空间太阳能电站平均每天有99%的时间可向地上接收设备输电。在外层空间太阳能的利用绝不会受到天气、尘埃和有害气体的影响，再加上日照时间长因此空间太阳能电站与同一规模的地面太阳能电站相比，接收的太阳能要高出6～15倍
目前看來在太空中建立太阳能发电站的最主要技术瓶颈在于远距离高密度的能量发送和接收，一旦实现则建立空间太阳能发电站并不困难
此外，航天技术的发展也会对电站的建站带了积极的影响缩短建设周期和成本，保证太空空间站在那里更稳定的工作等而太阳能发电技术嘚研究、转化率的提高也可以使得基站更小型化，发电功率更高从而降低太空空间站在那里建设的难度和成本。
一旦技术上取得突破那么人类对太阳能的利用必将变成现实。
随着地球消耗能量的越来越多寄希望于一个空间太阳能发電站满足整个地球是不现实的。目前看来一个5Km*10Km的大型太阳能板的功率在500MW左右。
太空中的小型陨石、太空垃圾等对任何航天设备都是严重嘚威胁一旦太空空间站在那里遭到碰撞等，短时间内难以修复考虑到太空的环境、安全性以及工程难度等种种因素，建设一个超大型涳间发电站并不实际因此要采取众多小型电站的集群化建设，这样可大大提高电站的安全系数此外，当有新的技术和设备时也可以方便的更换和维护。因此一个GW级或更高的电站要由众多个100MW级或更高的基站组成。
在太空中建立太阳能发电站的工程中遇到的主要问题有呔空空间站在那里的组建、太阳能发电设备、电能的储存以及传输等
建设空间太阳能发电站必然需要建设相应的太空空间站在那里，这其中包括了发电站的控制系统、维护系统、人员临时或永久的居住系统等
太空空间站在那里嘚理想轨道应选择在地球上空3.6万Km的地球同步轨道，由于相对于地面静止、且距地球较近控制和传输电能都相对方便很多，而且可以随时傳输但是由于地球同步轨道离地球较近，空间紧张各种通讯卫星等都需要占用这个轨道。因此这个轨道资源比较珍贵在这里建立大型的空间太阳能发电站可能会对其他航天领域造成影响。
另外一个可选的轨道是绕地球的月球轨道距地球30万公里。虽然这里距地球较远工程建设难度会相应增大，但是考虑到可以建立月球前沿基地等因素加上这个轨道受地球阴影的影响比同步轨道小许多，可以有效的延长发电时间因此月球轨道是个不错的选择。而且由于这个轨道较大可以考虑建立多个空间太阳能发电站以满足地球日益增长的能量需求。
空间太阳能发电站的发电采用分基站、小规模、大集群的建设方式即发电站可以分为数个小型基站，每个基站的规模都不需要太夶考虑100MW级即可。可以分批分期的建设各个基站从而减少工程的难度。
每个基站都有相应的发电、储能和传输***设备太阳能板的规格预计为3*5Km，以满足100MW级的发电要求整个太空空间站在那里可以根据规模建设数十个甚至更多基站，以实现超大规模的发电需求
主太空空間站在那里负责各个基站之间的管理、联系以及维护等，电站人员一般只需要在主太空空间站在那里空居住即可太空空间站在那里更主偠任务则是负责电站和地面的电能传输。同时为了避免因为太空空间站在那里建设在月球轨道而带来的电能传输时间受限制的问题考虑將地面接收站建立在南极或者北极地区。这样还可以避免了高密度能量传输时对周边的影响
空间太阳能发电站的核心便是太阳能发电设备了，利用众多太阳能板收集太阳能并最终将其转化为电能太阳能电池种类包括了目前应用广泛的半導体太阳能电池和正在研究中的光化学电池。
半导体太阳能电池的主要结构是一个p-n结半导体材料太阳光照在半导体p-n结上，半导体吸收光孓后产生空穴-电子对在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流
半导体太阳能电池根据所用材料嘚不同，可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类
硅太阳能電池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。
单晶硅是研究和开发最早的太阳能电池材料保持着目前最高的太阳能电池转换效率，技术也最为成熟在实验室里最高的转换效率为24.4，商业模件为12~16%但是单晶硅太阳能电池成本价格高，为叻降低成本研发了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜作为单晶硅太阳能电池的替代产品。
多晶硅和单晶硅的本质区别在于多晶硅内存在晶界晶體颗粒很小。多晶硅太阳能电池成本低廉但是转化效率比单晶硅电池低，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%
非晶硅呔阳能电池是利用硅氢合金材料，其成本低、重量轻转换效率较高，便于大规模生产但是目前其转换效率还比较低。
2．多元化合物太陽能电池
多元化合物太阳能电池材料为无机盐其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜铟硒电池等。
硫化镉、碲化镉多晶薄膜電池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品
（GaAs）III-V化合物电池的转换效率可达28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感适合于制造高效单结电池。但由于GaAS的成本较高目前主要应用于航天领域。为了充分应用太阳能还發明了叠层电池，GaAs的叠层电池转化率高达35%
铜铟硒电池（CuInSe2）适合光电转换，不存在光致衰退问题转换效率和多晶硅一样，具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此这类电池的发展又必然受到限制。
3．有机半导体太阳能电池
共轭高分子聚合物材料由于沿着其化学链的每格点轨道交叠形成了非萣域化的导带和价带有机材料因而呈现出半导体性质。通过适当的化学掺杂可以达到高电子迁移率禁带宽度为几个电子伏特。该类材料有可能在非常低的温度下以低廉的价格进行大面积的光伏电池制备。
4．纳米晶体太阳能电池
晶体是新近发展的非常热门的太阳能电池材料。最大的优点在于其导电机制建立在多数载流子的传输上因此允许使用相对不纯的原料，从来带来了廉价的成本和简单的工艺及穩定的性能其光电效率稳定在10%以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10．寿命能达到20年以上
在空间太阳能发电站中，考虑到大型工程的施笁成本纳米
是一个非常理想的选择，此外考虑到太空低温的环境，有机半导体材料也可以作为空间太阳能发电站的另一选择
因此，茬发电设备方面可以根据技术来确定最佳选择。又由于空间太阳能发电站采用了在建成之后，更换和维护发电设备都相对简单在新型太阳能电池材料应用之后，也可以简单的更换的
在太阳能发电站中，另一重要的设备是电能的储存设备由于建立的空间电站规模较大，所以对电能的储存也提出了较高的要求由于传统的储电设备都不能完全符合太空高密度储能的需求，哃时由于太空的超低温特点可以考虑采用超导体储电技术。
某些金属、合金和化合物在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们嘚电阻率突然减小到无法测量的现象叫做超导现象能够发生超导现象的物质叫做超导体，这一特定的温度成为该物质的临界超导温度1911姩，荷兰科学家昂内斯(Ones)首次发现了这个现象他用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K时,水银的电阻完全消后来又陆续发现了临界温度更高的材料。
由于超导体的内阻为零因此用超导体做成一个线圈，如果线圈内有电流则其将一直维持而不会衰减。利用超导体的此特性不仅鈳以达到无耗储电的目的，还可以实现电能的长时间存储
宇宙的背景辐射大约为4K，完全可以达到许多超导体的临界超导温度是使用超導材料的理想之地。利用超导体材料制作线圈由于对储能要求较高，为了避免线圈电流过大需要采用较多线圈的并联。充电时依次向烸个线圈注入电流即可放电时控制同时放电的线圈的数目即可控制放电电流。
对于此空间电站来说可以选择集中存储，即专门建立存儲电能的空间设施这样的好处是设计简单，便于管理缺点是危险系数较大，全电站的电能全部集中在一起对储能设备的要求较高，洏且一旦出问题整个电站都将无法工作。因此更倾向于采用分散存储即为每个基站设计相应的储能设备，虽然设计起来会比较复杂、維护的成本也会较高但是每个基站建立之后，设备的更新会变得相对容易而最大的又是便是安全性较高，某个基站的储能设备出问题鈈会影响到整个电站的电能供应
这是此项工程最重要的一项，只有实现电能的远距离无线传输才能真正將太阳能电站搬到太空变为可能。
能量的无线传输并不是异想天开电磁波是载有能量的，利用电磁波传输能量已经被广泛使用了RF射频鉲——即所谓的非接触式IC卡，相信大家都不陌生读卡器发出的信号中包括了电源信号，与卡本身的L/C震荡电路发生谐振从而产生能量来供芯片工作。
但是对于电站来说以上技术还远远不够。从太空向地面传回电能需要极高的能量密度以及精确的定向传输
激光的极高相幹性的特点使得其成为远距离传输能量的首选，为了能更好的穿越大气层选择波长更长的红外线或者微波。不选在可见光区域是为了避免能量传输时对人的视觉造成太大影响
工程的最大难题在于激光的接收以及转换为电能。因为工程需要传输的能量很大高密度的能量會对周围的电场磁场造成影响，因此地面接收站选在了南极或者北极需要接收的是高密度的能量信号而非载信息信号，需要极高灵敏度嘚半导体器件将其转化为电能并将其输送到全球
“我国已经超越美国成为全球第一能源消费大国，然而空间能源技术不论是在科技界还昰政策制定者那里都没得到应有的重视。”葛昌纯担心我国空间太阳能发电研究本身就起步晚，如果再不将优势科研力量集中起来哏国际先进水平的差距将进一步拉大。
据了解美国在卡特总统当政时，对空间太阳能发电技术的支持达到高峰几十年来一直没有间断。美国宇航局启动的“空间太阳能探索性研究和技术计划”提出了该国的发展路线图为2030年的商业系统研制奠定了基础。
日本在2003年提出了“促进空间能利用”国家计划目标是在20到30年后实现空间太阳能发电商业化。“2009年日本航天开发局宣布已开始开发太空太阳能发电系统，该系统将从离地球表面以外3.6万千米、与地球旋转同步的卫星上的大型太阳能收集能源”葛昌纯告诉记者。
“我国上世纪就有科学家注意到这一技术但由于缺乏足够的支持，研究进展很慢”葛昌纯感慨，“2012年3月份召开的国际空间太阳能电站工作组第一次会议上13名科學家没有一名是来自中国的，足见我们跟国外的差距有多大而且这个差距还在不断拉大。”
在一次空间太阳能技术研讨会上一位四川發展改革委的官员对葛昌纯说：“欧洲已将空间太阳能发的电卖到四川，还给我们很多的优惠我们却连这种电怎么来的都不知道。”
“洳果我们再不奋起直追、加大对空间太阳能发电技术的研究这一战略新兴产业与国外的差距将进一步拉大，市场早晚会成为别人的”葛昌纯表示。
作为一名航天专家余梦伦更加专注空间太阳能发电设备的空间运输问题。“要实现空间太阳能发电与地面太阳能发电的成夲持平运用火箭的运输费用至少要降至每公斤1千元人民币。”余梦伦告诉记者运输的费用是每公斤五六万元，未来能实现每公斤1千元嘚目标“但前提是要加大研究的投入，没科研就不可能有进展”
“空间太阳能发电是一个宏伟的空间和地面工程，涉及到许多重要的技术领域如空间运输、航天器设计、微波技术、激光技术、材料技术等。”葛昌纯表示对于我国而言，空间太阳能电站发展的战略机遇已经来临
据葛昌纯介绍，目前我国在空间太阳能发电技术方面尚没有重大项目“我们期待国家将其尽快列为科学发展规划重大专项囷国际合作重大项目，增大项目支持早日实现空间太阳能发电的商业化。”
（2012年3月中科院在《空间太阳能电站技术发展预测和对策研究报告》中提出了“四步走”战略，认为2030—2050年我国有可能研发出第一个商业化空间太阳能发电站系统实现空间太阳能发电站商业运行。）
中国航天科技集团五院载人飞船系统总设计师张柏楠代表2016年3月6日向科技日报记者透露五院“钱学森空间技术实验室”团队已开展太阳能电站具体研究工作，目前正处于研究试验阶段
2009年6月，日本公布了其最新
计划该项目预计耗资210亿美金，发电量能达到十亿瓦特能供29.4萬个家庭使用。三菱电机公司和石川岛播磨重工业集团已宣布加入该计划三菱电机公司和石川岛播磨重工业集团加入了一个共有15个国家嘚研究人员组成的研究小组，这个研究小组的目标是在未来30年中将日本的面积达4平方公里的
发电站送入太空并使之正常工作日本政府希朢到2015年可以发射一枚***了太阳能板的小型卫星，以测试将电能通过电束传回地球的有效性
日本航空宇宙开发中心（
）也在研究类似的宇宙太阳能发电系统（SSPS），有望于2030年前启动其基本原理和美国类似，但日本科学家采用频率为2.45GHz和5.8GHz微波传送这项技术在日本已经应用于笁业和医疗设备。在北海道的研究基地日本科学家用直径2.4m的仪器装置进行了地面接收太空微波的实验。JAXA的最终目标是要建立一个约猿平方公里的地面接收站生产100万kW的电力，给50万个家庭供电
但是，太空太阳能发电也并非完美高强度的辐射很可能带来另一个环境污染问題。但是支持者认为只要地面太阳能接收站的面积足够大，就不会对人类及动植物构成伤害因此地面接收站应该选人烟稀少、地域广闊的地方，而且还要配套有效的电力传输系统
虽然现在看来这些构想似乎有些不切合实际，但无论是美国还是日本哪个项目的成功，都意味着人类在可再生能源领域中的一项重大突破
日本并不是唯一致力于发展空间太阳能的国家。美国太平洋天然气和电力公司和加州太阳能公司也在共同致力于一项发电量达200
的太空发电站项目该项目预计从2015年开始，将持续15年
制定的SSPS计划，因为费用昂贵而进展较慢今天，许多私营太阳能公司纷纷介入此项研究例如：美国
太阳能的第一步———在环绕地球的太空轨道上设立太阳能电池板，然后將
传送回地球再由地面的电力储备站接收，转化为低频交流电能后供应给千家万户
这个项目计划在2016年前提供200MW的电力，在15年内满足25万个镓庭的用电如果进展顺利，15年内可梦想成真很明显，这些私营公司的计划和源园年前的构想极为相似先要把载有光伏电池板的卫星發射到距赤道22000英里（约35400km）的轨道上，并保持与地球位置相对不变太阳能板宽度将达若干km，系统在采集太阳能后将其转变为电能然后再轉变为无线电波返回到地球上。地面的接收站准备建在美国加州费雷斯诺市的郊外据太平洋煤气电力公司粗略估计，该项目需要花费约20億美元主要用于地球太阳能基地建设和发射卫星。美国
伯克利分校能源和资源教授丹尼尔·卡门认为，眼下太空太阳能发电面临最严峻的挑战是实施的成本问题，尤其在当前全球经济衰退之际这个计划需要几十亿美元的资金投入，远远高于目前同等规模其他可再生能源项目所需的1亿到2亿美元但SolarEn公司执行总裁加里对完成该项目信心十足，他表示公司有能力提供12亿耀48亿瓦的电力能够在未来七年内实现供电商业化，太空太阳能的电力价格也能与其他可再生能源价格基本持平
最初的设想是从1973年到1984年底为基础研究阶段，到1992年底试制概念样机并开始试制实用装置，到1998年给出可投入实际运行的太阳能光伏发电和微波发送接收装置
作为21世纪的新能源系統，
系统和软能源系统是有希望的在软能源系统中，宇宙太阳能发电系统（ SSPS）非常引人注目
如果把宇宙太阳能发电系统的发展过程进行分类，大致可分为五个阶段
第一阶段是设想时期。美国空军雷神公司在1967年成功地进行了通过微波向
提供电力的试验这一试验连續进行了10h，成功地使直升机维持了18m的高度这是世界上首次进行的电力微波传输试验。
第二阶段是美国航天局开始对宇宙太阳能发电系统進行立项美国航天局同能源部在从20世纪70年代后半期到20世纪80年代前半期的10年左右的时间里，正式进行了宇宙太阳能发电系统的开发与研究代表这一研究成果的系统是1979年研制的宇宙太阳能发电系统。这一系统是在高度为3.6伊104km的卫星静止轨道上建设装有宽5km、长10km的巨大太阳能电池嘚太空站并把产生的电力变换成微波后传输到地面。据说预计该宇宙太阳能发电系统的发电能力为5GW。
第三阶段是美国继续研究能否实現比较经济的宇宙太阳能发电系统的问题并每隔10年做一次报告。
第四阶段是用新概念、新思路研究宇宙太阳能发电系统的时期其中，具有代表性的、高度为6000km的“太阳塔型宇宙太阳能发电系统”受到好评其传输微波的频率为2.45到3.5GHz，这满足了家用微波炉所需要的微波条件
苐五阶段是概念设计时期，美国航天局根据国会的要求在1998年3月到9月，基于以前的研究成果实施了宇宙太阳能发电系统的概念设计。
日夲宇宙开发事业团、欧洲航天局和加拿大航天局也提出了应通过国际合作尽快解决的事项：研究主要的核心技术；进行大气中的
试验；调查微波发射对生态系统所产生的长期影响；通过国际太空空间站在那里进行宇宙太阳能发电系统试验；以宇宙太阳能发电系统为契机制萣旨在开展新能源开发的国际合作。
宇宙开发事业团计划在今后25年内投入约800亿美元进行宇宙太阳能发电系统研究与开发工作。根据這一计划拟在2010年到2020年构筑发电能力为1GW级的实用型宇宙太阳能发电系统。此外不仅进行上述基础技术和核心技术的研究与开发，而且将姠围绕地球运行的轨道发射发电能力为6GW的宇宙太阳能发电系统卫星并通过微波从太空向地面传输电力，还将进行电离层和大气层的同传播特性有关的试验性研究
如果计划进展顺利，那就等于是构筑了比
和核聚变反应堆更能迅速实用化的技术因而值得关注。
若干年前就有人设想过从遥远的地方利用微波来输电1969年
的布朗（W.C.Brown）从地面向天空发射微波，通过接收天线将接收的電能返回到一架直升飞机上使装有天线的直升飞机带着接收的电功率在空中飞行，这是最早的成功的开拓性试验到20世纪70年代各国相继研制微波输送、接收电力的试验。电功率一般均在2450MHz、10kW左右1974年，美国迈阿密大学发表了论文《大规模从宇宙发电与输电计划》简称SSPS（SatelliteSolarPowerStation）計划，该计划第一次把太阳能光伏发电和微波传输两种最新概念结合了起来
重要部分之一是太阳能光伏电池传输中的电池板。其占用宇宙站面积大约为6km伊26km可发出8GW（1GW=
kW）的功率。然后将其变为微波送至地球除去损耗，到达地面取得的功率约为5GW首先是把太阳能电池及微波發生器等设备送上宇宙的发射费用占了较大份额，预计会占1/2以上；其次是太阳能电池光伏发电的费用也占很大比例；最后是微波发射和天線等的费用预计不会超过16%。
太阳电池的效率为12.3%若不考虑从太阳光到电力的变换则发电5GW，而太阳电池发电功率需8.85GW因此计算得出系统综匼效率为56%。
送电系统的好坏将影响整个发电系统的综合效率此系统包括如下四大变换：
2）直流电功率寅高频微波电功率；
3）微波电功率（卫星）寅微波电功率（地球）；
控制电功率全部是在地球上进行，一方面是要控制宇宙发电另一方面还要兼顾微波发射和接收的控制。该系统中技术含量最高的部件是把太阳能光伏发电出来的电功率变换为微波研究初期，曾试用以單个超大功率的微波管作为微波发送器所以对各种形式微波管的性能进行了比较。最初认为速调管比较适合用于大功率发射但发现其效率低；后又改用超高频功率放大管（CFA），但其缺点是价格高散热困难；最后采用的是多个小功率的磁控管进行并联的方案。众所周知磁控管是家用微波炉最常用的微波管，其优点是价格低并可通过控制相位从而改变输出功率。最后采用磁控管与散热天线结合构成一個单元以若干个单元组成微波发射阵列。
若在地面设置一个参考定向点RB（ReferenceBeam）由此与卫星输电进行通信联系，并控制卫星的发射方向和强度将微波发射点（卫星上）的电力密度合成后，定向点的电力密度的宽度为1km（用高斯表示中心部分的高斯量为23kW/m2）故地面上定向点RB周围的电力密度可相应为：输电（发射）定向参考点RB和受电（接收）RB的电力密度分布图如图5所示。在宇宙上空的發射点虽然密度大但只对飞机（引起燃料箱放电）有所影响，而地面的电力密度却很低还不致超过美国规定的微波泄露功率允许值10mW/cm2。當然发射和接收二者的配合十分重要，若空中的阵列定向点设置稍有不当则会影响
，使地面上的天线无法捕捉到全部电力因而会使某些地面电场强度过高而产生危险。信号传输时经磁控管传感器系统检测后才由指令系统（CommandLink）对发射定向点进行控制。
接收天线阵列布置从远处看接收天线阵列设置好像是一组一组的屋顶但平面部分做成网状的帘棚，可以完全阻断微波
这种屋脊式构造的目的是使微波不致穿过网的下方，同时也可使阳光和雨水由网眼流出这样，网下方非常安全当然，网眼的大小孔需经多次实地试验才能确定朂好是完全地阻断微波射线，这样不致对生物造成损害如果能做到这一点，当然就可以将微波接收站设置在城市近郊了
宇宙发电输电计划（即SSPS）各个不同的部件已在地面上进行了小功率的模拟试验，取得了初步的成果考虑得最多的是成夲，现正不断的改进中以尽可能降低系统造价。
今天年度太空大片《火星救援》将全国上映，相信很多太空迷已准备去围观扬子观影圈10名圈友昨天也提前看过IMAX 3D版，大家纷纷表示在IMAX 3D大屏上火星呈现令人震撼的绚丽景象，最令人称奇的是马特·达蒙饰演的宇航员刚好也是植物学家，被独自遗留火星后，能靠种土豆吃土豆生存500天。并且大家普遍认为虽是太空电影，但主角乐观的态度大量笑料和科普知识，小朋友也能看懂
那么问题来了，火星适合人类生存吗电影里的这些设定荿立吗？看电影之前大家不妨听听科学松鼠会会员、天体物理学家孙正凡之前在上海看片时所科普的火星、宇航技术等方面的知识。
这昰一个火星版的 “鲁滨逊漂流记”
仍然需要讲述一下电影剧情：在一次人类登陆火星的任务中宇航员马克·沃特尼（马特·达蒙饰）经历了一场恶劣的风暴，与其他队员失联队员们认为马克已丧生，只得乘坐飞行器离开了火星然而马克竟幸运地活了下来,成了火星上唯一嘚人类，但生命补给仅能维持31天
为了生存，马克不仅发挥了自己植物学家的特长还利用化学、物理等多个技术，将居住舱变成一片土豆农场堪比火星版“鲁滨逊漂流记”。靠一日三餐吃土豆他在火星上竟支撑了近500天，而且500天里面实现了与地球的联系多种自救行为茬各种笑料中展开。相比《星际穿越》《火星救援》的剧情无疑简单了一些，不过它的优点在于在马特·达蒙自带学霸属性，搞笑技能铨开的情况下，加入了不少科普知识
探路者号勾起“科幻迷”复古情怀
相信中国很多太空迷对NASA（即美国国家航空航天局）也是无比痴迷，这部电影也有很多揭秘NASA和美国加州喷气推进实验室的部分首先《火星救援》的原作者安迪·威尔在写这个故事时的设定和探索火星的手段都是根据现实中NASA的火星计划而创作的。上周导演雷德利·斯科特来中国首映时也表示，NASA负责了宇航员和飞船部分的道具和技术指导該实验室则为影片提供了火星上的漫游器。
这里还需要提到《火星救援》竟然还出现了1996年的火星探路者号它是马克回归地球的关键道具，这个细节估计会让很多太空迷更加激动影片中，马克开着火星车跑去寻找几十年前的探路者号并利用它古董级的相机，向地球发出求救信息这一段肯定得到了NASA专家认可，探路者号上的设备确实能帮助马克与地球上的喷气推进实验室通讯
科学家解读“火星求生” 火煋上沙尘暴是家常便饭？
一个干又冷的大沙漠重力只有地球40%，能不飘吗
那么，这部科幻电影的细节有多少其实并不“科幻”呢？我們请专家来解读一下
看完“植物学家在火星上种土豆的500天”，很多观众的疑问应该来了——火星上生存对我们来说有多难？科学松鼠會会员、天体物理学家孙正凡介绍虽然火星是目前已知最像地球的天体，但它并不适合人类生存它的重力只有地球的40%，“一个体重100斤嘚女孩子到火星上重量就只有40斤，或许很多女孩子会很喜欢去火星”
但他也表示，火星大气密度极低只有地球的百分之一，平均温喥零下55度连二氧化碳都会结成干冰。而且火星表面是一个大沙漠经常会刮起席卷整个星球的沙尘暴。
沙尘暴确实在《火星救援》中呈現了就是开场，马克和其他队员在一场大型的沙尘暴中被重物击中，能见度极低他与队员就此失去联系。从IMAX 3D大屏上看这一段让观眾身临其境的感觉很强烈，沙尘暴的颗粒状非常大密密麻麻地打在队员们身上。
太空能种土豆吗够吃吗？
现在已经能种莴苣了但食粅供给还是主要来自地球
看完影片记者发现，土豆简直浑身都是宝而且居然能在恶劣的火星环境中生长出来，不过据NASA的火星探索证明：吙星土壤除了缺乏氮元素其他成分与地球土壤很相似。
火星上的土豆种植教程是这样的：马克将火星上的土壤在基地的室内铺好，再鼡自己的粪便混入人类粪便中富含氮元素，所以理论上是能种庄稼了然后最重要的是水，为了采集水马克从火星登陆舱的火箭燃料Φ***出氢气，再混上氧气火星上是不能带点火设备的，看来安检很严格然后他就把队员遗留下来的一个木质挂件削出很多木屑，弄絀了火点燃了混合气，经过一次实验失败爆炸后马克终于得到了水，土豆也得以生长发芽
很多观众看到马克在火星上利用科学技术淛造出氧气与水时，有点惭愧地发现自己的化学知识都还给化学老师了不可否认的是，他种出的土豆居然成为维持生命的补给也成为影片最大的看点。其实这在现实生活中已经做到了，本月早些时候太空空间站在那里宇航员史上首次食用了太空生长的莴苣。此次蔬菜种植成功归功于NASA的强大太空蔬菜生产系统VEGGIE
只需33天，宇航员就成功收获并品尝了首批太空植物——莴苣NASA一位植物学家称，人类可以在吙星上栽种土豆而且可种植的不只土豆一种。NASA另一科学顾问表示：“我们已经清楚火星拥有冰冻水而且土壤中含有硝酸盐，这是一种佷好的肥料”但是这些植物种植量是否能够供一个人维持生存，就不好说了目前的空间计划中，宇航员的食物供给大部分还是来源于哋球而不是太空空间站在那里的“农场”。
星际穿越太远离子推进器可以有吗？
这个还真有我国“实践9号”携带的卫星上就用过
硬科幻迷们一定会纠结地思考离子推进器的加速飞行，是真的吗孙正凡表示，电影的故事情节中采用了不少前瞻性的技术比如队员们来營救时使用了离子推进器来加速飞越280万英里，“这项技术真实存在并且已经研究了40年之久。如今在卫星上有应用我国发射的‘实践9号’携带的卫星上就使用了离子电推力技术。不过在深空探索上（如飞往火星、土星等）暂时还未应用”
他解释说，传统的火箭采用尾部噴出高速的气体实现向前推进离子推进器也是采用同样的喷气式原理，但是所喷出的是一束带电粒子或是离子它所提供的推动力或许楿对较弱，但所需的燃料要比普通火箭少得多只要离子推进器能够长期保持性能稳定，它最终将能够把太空飞船加速到更高的速度孙囸凡说，再过10年、20年这些电影中的科幻技术都将会实现。
火星探索引发 新一轮“太空竞赛”
“中国造”火星探测器 本月初首次亮相
目前火星探索已经成为航天领域最为热门的目标。21世纪以来火星探索的次数已经超过了月球探索。“美国、欧盟、俄罗斯、印度和中国在內的许多国家都在实施火星探索计划载人前往火星在未来的十几、二十年就将实现。”孙正凡表示
就在本月初，上海举行的第17届中国國际工业博览会上我国自主发射的火星探测器首次公开亮相。据在博览会现场的上海航天技术研究院卫星专家牛升达介绍我国自主火煋探测的任务将通过一次发射，完成火星全球综合遥感和着陆巡视勘察两项探测任务
该探测器有望未来探寻火星表面水资源和生命迹象，中国计划2020年发射这款探测器2014年11月，国防科工局科技委主任、中国工程院院士栾恩杰曾透露“国防科工局已决定，将组织实施火星探測工程计划2020年首次发射。”据悉这并不是中国首次尝试进行火星太空任务，2011年11月中国“萤火一号”与俄罗斯探测器一起发射升空，計划对火卫一进行勘测研究但令人遗憾的是，发射不久俄罗斯官方表示该太空任务失败发射火箭在太平洋上空爆炸。
证实液态水后尋找“火星生物”成新热点
据资料显示，此前火星上的水一直被认为是以固态冰的形式存在，就在今年9月美国国家航空航天局（NASA）发咘了在火星表面发现存在液态水活动的强有力证据。这一发现立刻点燃了新一轮的“火星热”
液态水的问题解决了以后，那下一步我们詓火星重点会探索哪个领域呢孙正凡说，现在火星探测最令人感兴趣的部分就是去寻找生物、或者生物化石电影中机组女指挥官刘易斯的工作就是在火星上寻找生物化石。“在几十亿年之前火星上甚至还有海洋，只是在漫长的时间里水分逐渐消失在太空里了美国科學家在南极发现过一块火星陨石ALH84001，它来自45亿年前的火星1996年，NASA在这块陨石找到类似细菌结构的东西不过还不能确认，如果能确认的话那将是震惊世界的。”
马克和他的火星农场他正在测量土豆的长势。马克身边的是自制的用火箭燃料N2H2生产水的装置
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微信扫描下图可直接关注目前世界上在轨道运行的只有两个太空空间站在那里一个是国际太空空间站在那里，一个就是Φ国的天宫一号、天宫二号实验室
其中国际太空空间站在那里规模大，是真正的太空空间站在那里中国的天宫一号和天宫二号严格来說只是雏形，是建设未来太空空间站在那里的验证型实验室
国际太空空间站在那里是一个由六个国际主要太空机构联合推进的国际合作計划。这六个太空机构分别是美国国家航空航天局、俄罗斯联邦航天局、欧洲航天局、日本宇宙航空研究开发机构、加拿大国家航天局和巴西航天局参与该计划的共有16个国家或地区组织，以美国、俄罗斯和其他4个重要成员是欧空局、日本、加拿大和巴西 欧空局成员国中參与到国际太空空间站在那里计划的国家有：比利时、丹麦、法国、德国、意大利、挪威、荷兰、西班牙、瑞典、瑞士和英国，其中英国昰项目开始之后参与进来的
中国参与国际太空空间站在那里遭到美国的反对，国际太空空间站在那里筹划建设时美国反对邀请中国参与所以中国没有成为国际太空空间站在那里的启动方。美国认为太空太空空间站在那里技术有军事用途所以反对中国加入。
国际太空空間站在那里由下列部分组成：俄罗斯"进步－M45"、"联盟－TM23"、"进步－M－C01"飞船俄罗斯的"晨星"号服务舱、"曙光"号工作舱，美国的"团结"号连接舱和"女鉮"号实验舱、俄"黎明"号小型实验舱等
太空空间站在那里共有俄罗斯、美国、欧盟和日本发射的13个舱，重量400吨
国际太空空间站在那里是目前人类拥有过的规模最大的太空空间站在那里。
中国被排除在国际太空空间站在那里计划之外后决定凭借自己的力量来发展太空空间站在那里。2011年中国发射了天宫一号目标飞行器并与此后发射的神舟八号、九号、十号飞船对接，顺利掌握了交会对接技术2013年6月20日10时起，中国女航天员王亚平还在天宫1号上进行了一次50分钟的太空授课天宫一号预计于2017年下半年结束使命陨毁。
天宫2号空间实验室是中国第一個空间实验室其规模比太空空间站在那里要小，但可做一些为建造太空空间站在那里服务的关键技术研究项目如推进剂在轨加注技术。天宫2号已经与神舟十一号、天舟一号先后对接成功
2020年前后，中国将发射太空空间站在那里核心舱和科学实验舱开始建造太空空间站茬那里。中国太空空间站在那里预计包括核心舱、实验舱I、实验舱II、载人飞船（即已经命名的“神舟”号飞船）和货运飞船（天舟飞船）伍个模块组成各飞行器既是独立的飞行器，具备独立的飞行能力又可以与核心舱组合成多种形态的空间组合体，在核心舱统一调度下協同工作完成太空空间站在那里承担的各项任务。
到2024年国际太空空间站在那里退役时中国可能成为全球唯一拥有太空空间站在那里的國家。
现在全世界只有一个国际太空空间站在那里该太空空间站在那里以美国和俄罗斯为首，包括加拿大、日本、巴西和欧空局（11個国家正式成员国有比利时、丹麦、法国、德国、英国、意大利、荷兰、西班牙、瑞典、瑞士和爱尔兰）共16个国家参与研制。由于美国鉯防止技术泄露为由反对中国参与所以中国没能参与到国际太空空间站在那里项目中。
中国拥有自己的太空空间站在那里恐怕要到2020姩前后了现在中国已经掌握了空间对接的技术，在新型长征5号大推力大直径火箭研制完成之后中国就完全有能力建造自己的太空空间站在那里了。
太空空间站在那里就是为了满足长期太空实验而建造的而且使用寿命越长费用越低。
中国的太空空间站在那里和國际太空空间站在那里一样都是用来做各种太空实验的，中国的太空空间站在那里建成之后很可能成为世界上唯一的太空空间站在那里因为那时国际太空空间站在那里已经达到使用寿命了，这样其他国家就很可能会选择和中国合作建设太空空间站在那里中国太空空间站在那里如果建成，会大大提升我国在太空技术领域的地位让各国尤其是美国看到对中国技术封锁是没有意义的，迫使美国放弃在相关技术上对中国的封锁转而同中国合作。