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破浪前行,共探财富新局
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近十年往天上送的卫星,数量跟下饺子似的数据往上冲。
但卫星多了,能源这块就成了卡脖子的地方传统太阳能电池板又沉又占地方,发射时还得小心翼翼怕弄坏。
德国有家叫Dcubed的航天公司,最近拿出了个叫ARAQYS的新系统,说白了就是在太空中现场“打印”太阳能电池板,据说能让卫星彻底摆脱发射时的重量和体积枷锁。
传统卫星的“减肥”难题,为了上天,太阳能板只能委屈自己
最早的卫星根本没想过太阳能这回事。
1958年美国那颗“先锋1号”,用的是化学电池,撑了21天就彻底没电了。
后来1959年“探险者6号”第一次把太阳能电池板装上去,才算让卫星能长时间工作,但麻烦也跟着来了。
传统太阳能电池板得做得跟拼图似的,发射时折叠起来塞进火箭整流罩,到了太空再展开。
这一折一展,就得加一堆铰链、电机和锁定装置。
这些额外的结构不光沉,还特别容易坏发射时火箭震动几百个G,声音吵到140分贝,多少精密零件就这么被折腾坏了。
更头疼的是重量。
一块太阳能板加上支撑架子,能占卫星总重量的三分之一还多。
火箭的运载能力就那么点,电池板占了分量,真正干活的仪器就得缩水。
业内人常说,现在每千瓦功率的太阳能系统,成本能高达数百万美元,一大半钱都花在了怎么把它安全送上天。
全球航天电源市场这些年一直在涨,但发射成本和重量限制就像俩门神,怎么也绕不过去。
卫星设计师们早就想摆脱这种“为发射打工”的日子,ARAQYS系统盯上的,恰恰是太空本身的特殊环境。
太空紫外线当“免费工匠”,ARAQYS怎么用“太阳能毯”给卫星松绑
ARAQYS的核心是一张“太阳能毯”微米级的超薄柔性薄膜,薄到能像卷卫生纸一样卷起来塞进卫星。
不用刚性支撑,光靠这层薄膜就能发电,重量一下子减了大半。
本来想这薄膜会不会太娇贵,后来发现人家在太空用的“胶水”才叫聪明。
Dcubed的工程师用了种光敏树脂,在太空中直接用紫外线照射就能固化。
地球上躲都来不及的紫外线辐射,在这儿成了免费的固化剂。
卫星到了轨道,把卷好的“太阳能毯”拉出来,树脂在紫外线照射下慢慢变硬,自己就形成了支撑结构。
全程不用折叠,没有复杂的展开机构,简直是航天界的“极简主义”。
制造流程也简单到不敢信,先把“太阳能毯”从储存筒里展开,然后3D打印头沿着毯子边缘挤出光敏树脂,太空紫外线一照,几个小时就硬了。
传统电池板需要几十上百个零件,这儿就几个核心组件。
Dcubed自己估算,这么一来单位功率成本能降好几个数量级,具体多少没说,但业内猜怎么也得是十倍起步。
技术听着美,但卫星星座的老板们更关心能不能真用上毕竟现在天上的卫星,已经多到快“堵车”了。
这两年商业航天火得不行,SpaceX的Starlink都发了6000多颗卫星,亚马逊、中国的“G60星链”都计划往天上送几万颗。
卫星多了,耗电量跟着涨,传统电池板根本供不上那些计算设备和载荷。
以前一颗卫星带不动的高功率仪器,以后要是用ARAQYS,说不定能轻松运行。
ARAQYS要是真能用,同等发射重量下,卫星发电功率可能是现在的5倍。
任务寿命也能延长不少毕竟少了那么多易坏的机械结构。
有工程师甚至畅想,以后卫星之间能无线传电,太空拖船靠这个供电满轨道跑,说不定还能建太空数据中心。
不过麻烦也不是没有。
这“太阳能毯”在太空待久了,材料会不会老化?3D打印的精度够不够稳定?自动化程度能不能做到完全不用人管?这些都是Dcubed要解决的问题。
他们计划2024年先发射演示卫星,2026年搞1米长的结构,2027年试试2千瓦的装置要是2027年那次成了,太空制造这事儿可能就真的从实验室走向实用了。
说到底,ARAQYS系统不是简单改进了太阳能电池板,而是把卫星能源的设计逻辑彻底反过来了以前是“地球造好扛上天”,现在是“上天再造随便用”。
如果真能把单位功率成本降下来,不光卫星能造得更厉害,说不定以后建太空太阳能电站、去深空探索,都有了底气。
毕竟在太空,能自己“就地取材”制造东西,才是真正自由的开始。