中國儲能網(wǎng)訊：自上世紀70年代以來太空太陽能發(fā)電一直是一個未來的幻想，但21世紀伊始3D打印技術的出現(xiàn)讓這種幻想更加接近現(xiàn)實。
Tethers Unlimited首席執(zhí)行官兼首席科學家羅布-霍伊特（Rob Hoyt）表示：“總體設想是創(chuàng)造一種衛(wèi)星蛹，具有緊湊耐用的“軟件DNA”裝配指令，能夠在軌道上制造空間系統(tǒng)組件，而不是建在地面上?！?/span>
TUI已經(jīng)從美國宇航局創(chuàng)新科技前沿項目（NIAC）計劃為其SpiderFab機器人打印機項目贏得了兩輪的資金。10萬美元的獎勵用于驗證該技術的可行性和價值主張，50萬美元資金用于測試在太空中制造出高性能桁架結構原型和天線陣列的可行性。
霍伊特表示：“我們的分析顯示，一旦進入太空，SpiderFab的機器人制造系統(tǒng)就會對材料進行處理，制造出適合太空環(huán)境的超大型結構。這種方法不同于傳統(tǒng)技術，因此能夠制造出大小是現(xiàn)在數(shù)十甚至數(shù)百倍的天線或天線陣列，從而提供適用于各類太空任務的大型設備。”運輸緊湊型材料而不是笨重的產(chǎn)成品“或減少10倍的承載量和50%到80%的質量。
霍伊特認為，3D打印技術和在軌組件自動構建可以允許人類將部分原材料通過較小型火箭的方式運輸至太空，這將“有效節(jié)約人類的太空運輸成本”。
一旦進入太空，TUI的Trusselator--SpiderFab架構的第一步--將使用3D打印技術和機器人裝配設備“制造長的高性能桁架結構?！边@些架構將為“建造大型系統(tǒng)提供支撐，比如數(shù)百千瓦的太陽能陣列、大型太陽帆以及足球場大小的天線系統(tǒng)?！?/span>
霍伊特解釋說，對太空太陽能發(fā)電來說有兩個基本步驟。首先，3D打印機將建設一個碳纖維桁架結構，將作為該系統(tǒng)的框架。然后，它將在薄膜光伏或反射材料（如果部署聚光太陽能發(fā)電）結構上鋪一層膜。
“我們還沒有詳細的研究空間太陽能，”霍伊特說。但是，剛剛完成的300千瓦軌道太陽能陣列設計分析證明，SpiderFab預計可以讓承載量減少10倍，質量減少最高達80%。
TUI還開發(fā)了將制造用于該分析的實驗室版本桁架結構制造設備。
“地球同步太陽能在一年99%的時間里都可以產(chǎn)生基底負荷電力，”美國宇航局阿波羅11號登月車經(jīng)理休伯特·戴維斯解釋說。他是由9名前美國宇航局和阿波羅計劃科學家組成的Solar High Study Group的成員和退役軍人領袖，呼吁進行太空太陽能發(fā)電研究。
戴維斯指出，地面太陽能電池陣列已經(jīng)實現(xiàn)電網(wǎng)平價，但沒有儲存它們不能提供公用事業(yè)公司需要的基底負荷電力。提供該項服務的存儲成本將使“我們的電費加倍或增至三倍。”
Solar High Group正致力于“整合一個由政府和業(yè)界組成的財團，”戴維斯說。第一步將是資助更新70年代完成的波音/北美航空研究。他們研究了技術可行性、環(huán)境影響、土地利用、人力需求、能源回收期以及預估成本，確認了該種概念“在沒有新科學的背景下具有技術可行性”，但發(fā)現(xiàn)太過昂貴。
成本一直是影響Solaren公司試圖實現(xiàn)太空太陽能發(fā)電商業(yè)化的主要障礙。日本宇宙航空研究開發(fā)機構也在致力于這個領域的研究。
2012年8月美國宇航局阿波羅項目工程師菲利普·查普曼計算得出太空太陽能發(fā)電的交付成本介于每千瓦時0.1美元到0.11美元。根據(jù)查普曼2013年7月作出的最近計算，如果達到規(guī)模水平，發(fā)射成本將介于每千瓦時0.008美元，交付成本則為每千瓦時0.023美元。
鑒于3D打印技術將顯著減少體積和質量，這些發(fā)射成本可大幅減少，盡管霍伊特不能具體評論太空太陽能發(fā)電，戴維斯的研究小組尚未考慮TUI技術的影響。
成本并不是太空太陽能發(fā)電面臨的唯一挑戰(zhàn)?！鞍踩珕栴}是除成本外最讓人擔心的地方所在，”Solar High承認。將太空太陽能電力從軌道天線投遞到地面整流天線的微波傳輸將是“微波爐能量的200萬倍。”
但是，前美國宇航局無線電力傳輸工程師理查德·迪金森透露傳輸?shù)淖畲笊漕l強度“只是陽光的四分之一”。此外，如果地面站出現(xiàn)任何中斷，發(fā)射器會立即關閉。“飛機可以安全地穿過光束，測試已經(jīng)證明即使是敏感的蜜蜂也不會受到影響，”戴維斯說。
戴維斯解釋說，無人推進太空太陽能發(fā)電的兩個“真正原因”是：
1. 公用事業(yè)公司“合理和適當?shù)娘L險規(guī)避”；
2. 阻止其他能源方式獲得補貼的游說者，因為一旦這些能源方式獲得補貼，他們將“失業(yè)”。
“3D打印已經(jīng)成為一個包羅萬象事物，進化的如此之快以致成為可能做各種事情的多用途技術，”霍伊特解釋道。
波音公司和美國通用電氣正開發(fā)利用3D打印技術制造飛機部件的技術，小規(guī)模的應用開始進入制造商的供應鏈。
“鑒于美國宇航局資助的方式，SpiderFab將在三五年面臨無錢可用的境地，”霍伊特說。“我們將不得不逐步發(fā)展我們的工藝，展示我們的可靠性?！?/span>
