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¿El futuro de la nave de cómo la energía?A partir de la energía solar para sistemas de propulsión de naves de tecnología nuclear a pesar de los viajeros de Estados Unidos de los años 70 en la tecnología avanzada de lanzamiento no es normal, pero se sigue trabajando "de la NASA de los Estados Unidos más de 38 años de la dirección de proyectos (Asteroid asteroides" redirect Mission) con una nueva generación de paneles solares, la tecnología más eficiente, la esperanza de vida más Sina tecnología – Noticias de Pekín el 1 de febrero, de acuerdo a la British Broadcasting Corporation (BBC), según la página web de la nave espacial, el sistema eléctrico es parte de un núcleo central.Debe ser capaz de mantener su alta fiabilidad en condiciones extremas del medio ambiente sigue siendo bajo.¿Sin embargo, con la tecnología moderna de la nave espacial más complejo para la demanda de energía eléctrica del sistema, que es cada vez más exigente, entonces el futuro de cómo será el desarrollo de un sistema de propulsión?Alta fiabilidad y una larga vida de alarmante vulnerabilidad parece ser el teléfono inteligente de su enfermedad – – el equipo electrónico moderno si no carga, me temo que un día difícil de mantener.Sin embargo, por el contrario, la durabilidad a menudo sorprendida: la nave espacial Voyager hace 38 años de lanzamiento aún en el trabajo, nos devuelve la información importante sobre el Sistema límbico el sol.La nave espacial capaz de abordar eficazmente cada segundo de 81.000 de instrucciones, mientras que, por el contrario, la capacidad de procesamiento de la información en la palma de tu mano el teléfono inteligente que era más alto alrededor de 7000 veces.Por supuesto, la batería de tu teléfono inteligente en la Dependencia de la actuación tan mala, es que el diseño ya que cada cargo, situación que casi no podría aparecer en el espacio de millones o incluso miles de millones de kilómetros de distancia de la tierra.Por el contrario, si una nave sin electricidad, y más recientemente de pilas recargables que tiene miles de millones de kilómetros de distancia, entonces quiero a cargo no es muy realista.Por lo tanto, un barco de la intención de volar en el espacio la nave durante décadas, o empezar de electricidad suficiente en algún medio de almacenamiento, o que en el camino de su propio método de generación de energía.El hecho de que es más fácil decirlo que hacerlo, cosa que quiero lograr es muy difícil.A pesar de muchos equipos electrónicos a bordo de la nave espacial sólo de vez en cuando la necesidad de suministro de energía eléctrica, pero también hay una parte de equipo es la necesidad de garantizar un suministro ininterrumpido de energía eléctrica, como receptor y transmisor de la señal debe estar siempre en el poder de Estado, mientras que en el caso de la nave espacial, el sistema de iluminación y sistema de soporte de vida y también que no es cerrado.Dr. Sulla pudi trabajo. (Dr. Rao Surampudi) es el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de California, Estados Unidos, Director de proyectos de tecnología de energía.En los últimos 30 años, ha estado trabajando en el desarrollo de naves espaciales de todo tipo para el sistema de suministro de energía de la NASA de los Estados Unidos.Según la afirmación de Sura pudi Dr y el sistema de gestión de energía de la nave normalmente representan aproximadamente el 30% de toda la masa de la nave espacial y, en general, puede dividirse en tres partes: del sistema de generación de energía, sistemas de almacenamiento de energía y la gestión de la energía y el sistema de Distribución.Estos sistemas son absolutamente necesarias para la nave y la clave, y con el fin de adaptarse a las condiciones de uso especial de la nave, que en la calidad y el diseño de una serie de requisitos estrictos de calidad – – En primer lugar debe ser lo suficientemente pequeño para mejorar "la densidad de energía", que debe ser capaz de generar suficiente volumen interior lo suficientemente pequeño poder; características y también debe tener una larga vida, y altamente fiable, ya que en caso de problemas después de su lanzamiento, la nave espacial del sistema de energía eléctrica, en este momento ya que a los ingenieros de mantenimiento no es realista.Este conjunto de sistemas de suministro de energía no sólo debe ser capaz de garantizar la demanda de uso de energía eléctrica cada pieza de equipo a bordo de la nave, también debe garantizar el uso en la vida de toda la nave puede seguir prestando ese apoyo de energía – – como el tiempo puede ser de varios años, décadas o incluso siglos.Dr. Pudi Sura dijo: "la vida útil de diseño debe ser suficiente, porque una vez que la culpa no es posible hay que salvar o mantenimiento de oportunidad.Por ejemplo, para volar a Júpiter que de 5 a 7 años, lleva más de 10 años a Plutón, y quieres salir de nuestro sistema solar, necesitas un vuelo continuo de 20 a 30 años ".Teniendo en cuenta la naturaleza especial del entorno de funcionamiento espacial, los sistemas de la nave también debe ser capaz de funcionar en condiciones de gravedad cero y de alto vacío, mientras que la prueba de la radiación ambiental fuerte y resistir temperaturas extremas.Dr. Pudi Sura dijo: "si tu intención de detector de aterrizaje en la superficie de Venus, de allí es de 460 grados Celsius de temperatura.Y si piensas en la atmósfera de Júpiter, donde la temperatura es de menos de 150 grados ".Muchos detectores, zona de vuelo de sol; se instalarán paneles solares, la generación de electricidad mediante la energía solar.Tal vez desde el exterior parece que te sientes en la instalación de paneles solares en esas naves similares con su familia sin el uso de equipos diferentes, pero en realidad, el uso de energía solar en energía eléctrica en la que la eficiencia y la fiabilidad de los productos civiles es mucho más común.Sin embargo, dentro de la zona de vuelo espacial solar panel solar también es posible porque el fenómeno distancia demasiado cerca del sol y se calienta, momento en el que la nave espacial sobre la necesidad de ajustar la posición de vela solar de luz propia, así que evitar el sol abrasador.Con la nave espacial en la órbita de un planeta, disminución de la eficiencia de la producción de paneles solares a la nave del planeta, debido a la sombra de la oclusión, a bordo de la nave solar no produce tanta energía como la electricidad después de que, en esta situación, necesitamos un sistema eficaz de fuerza de dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica.El motor térmico de la NASA de los Estados Unidos de Stirling de avanzada en el desarrollo "(ASRG) de misión espacial para el futuro a largo plazo de suministro de energía eléctrica si el apoyo de tecnología nuclear, el futuro de nuestro planeta a establecer colonias, no se necesita llevar un generador, ya que nuestra nave espacial que traiga una central de energía nuclear.La revelación que la Energía Atómica trae una opción de Nimh, que repetidamente, carga y descarga de más de 5 millones de veces, y la vida útil de más de 15 años.Diferentes grupos de nivel de batería comercial y no de uso común en el medio ambiente, estas baterías son un grupo cerrado, de modo que el sistema puede funcionar en medio del vacío.Con la nave lejos del sol disminuye la productividad, la eficiencia de los paneles solares, cerca de la órbita de la tierra 1374 Watts por metro cuadrado de descenso hasta la órbita de Júpiter, cerca de 50 vatios por metro cuadrado, mientras que a cerca de la órbita de Plutón, este número se redujo a menos de 1 Watt por metro cuadrado.Por lo tanto, cuando una sonda de plan de vuelo a la órbita de Júpiter fuera, entonces los científicos tienden a vela solar ya no uso tradicional, pero la energía nuclear para el suministro de energía de la nave.Es el más común de los generadores termoeléctricos de isótopos radiactivos "(rtg), este sistema se ha instalado en el Voyager, la nave espacial Cassini y curiosidad en Marte.Estos son dispositivos sólidos totalmente integrado, no tiene partes móviles en general.El principio es a través de la desintegración de elementos radiactivos, tales como el plutonio producen calor y, en general, la vida útil de más de 30 años.Y cuando las condiciones no permiten el uso de baterías de la nave espacial tripulada de rtg, por ejemplo debido a problemas de blindaje contra la radiación, teniendo en cuenta que la desintegración radiactiva se produce; pero, al mismo tiempo que la distancia entre el sol y no permite el uso de paneles solares, pilas de combustible tiene su uso.Las pilas de combustible de hidrógeno en el programa espacial tripulado Apolo Géminis después de los Estados Unidos y la ejecución se utiliza ampliamente.A pesar de esta batería es capaz de recargar, pero sus propiedades de almacenamiento de energía es muy buena, y lo único que genera emisiones de vapor de agua en el condensador es, después de los astronautas también como fuente de agua potable.Agencia espacial estadounidense (NASA) y el Jet Propulsion Laboratory (JPL) Trabajo de investigación relacionados con el desarrollo sostenido de futuro será capaz de producir y almacenar energía eléctrica y mantenimiento de la esperanza de vida más larga.Después de todo, la nave de almacenamiento de nuevo cada vez que el equipo está fuerte la demanda de estas naves y arriba, porque con el sistema es cada vez más compleja, pero también cada vez más el consumo de energía.Para la alta demanda de este tipo de energía, especialmente en los vehículos espaciales en el sistema de propulsión eléctrica, como propulsores de iones en primer lugar en el "detector de 1998 en un" espacio profundo la prueba, y ahora el sistema se ha aplicado en diferentes naves espaciales.Normalmente es de propulsión eléctrica de alta velocidad de conducción eléctrica de carburante para conducir, pero también tiene una tecnología conocida como "la línea de cuerda de energía eléctrica, la energía puede conducir utilizando el campo magnético de nuestro planeta para lograr la nave.La mayoría de los sistemas de energía en la tierra, se utiliza el espacio va a ser inviable.Por esta razón, el sistema de energía en cualquier espacio se ha instalado en la nave antes debe someterse a las pruebas de medio ambiente la órbita estricta.El Laboratorio de propulsión a chorro de la NASA de los Estados Unidos y el uso de la simulación en el laboratorio de medio ambiente su rendimiento en el ensayo de nuevas tecnologías en el ambiente hostil, generalmente el método incluye el uso de radiación fuerte bombardeo y sistema de piezas de precisión, y su exposición a temperatura extrema en prueba de su capacidad.El desarrollo actual de la tecnología en el futuro, los investigadores están ahora en el desarrollo de la exploración espacial misión "generador Stirling isótopos radiactivos" (SRG).El Gobierno tailandés existente basado en tecnología, eficiencia a la generación de energía de este nuevo generador termoeléctrico basado en isótopos muy por encima de sus similares, y su volumen puede ser muy pequeño, hay, por supuesto, el precio, el grado de complejidad que su tecnología también considerablemente.La Oficina de Estados Unidos en la tarea de detección de planificar el futuro a Europa, teniendo en cuenta también el desarrollo de nuevos tipos de baterías.La célula puede adaptarse al uso normal en grados Celsius bajo cero la temperatura ambiente extremo de 80 a 100 grados bajo cero centígrados.La batería de iones de litio de tecnología avanzada también están siendo constantemente mejorado para el almacenamiento de energía desde el nivel actual de duplicarse.La densidad de energía de estas iniciativas podría mejorar en el futuro la batería, por lo que el tiempo permite realizar tareas en el espacio, los astronautas pueden continua prolongada.La energía solar también es la sincronización de windsurf de promoción de la investigación y el desarrollo de nuevos módulos solares, capaces de adaptarse en lejos del sol, la intensidad de la luz débil, muy baja temperatura ambiente normal de trabajo.Esto significa que el futuro progreso técnico con la ayuda de detectores de panel solar en el espacio regional probablemente será capaz de realizar tareas de exploración más lejos del sol.En algún momento en el futuro de la NASA de los Estados Unidos, se busca establecer una base humana permanente en Marte, y en un futuro más lejano, la humanidad esta base podría aparecer en otros cuerpos celestes en el sistema solar.Desde estos puntos de vista en el espacio, el sistema de suministro de energía actual, también en el futuro, de cara a la presión a gran escala, para que a largo plazo, el Espacio Ultra proyectos grandes para suministrar electricidad de apoyo.La luna es rica en helio – 3, este tipo de elementos en la tierra es muy rara, es la materia prima ideal de la reacción de fusión nuclear.Sin embargo, en la actualidad la tecnología que la humanidad no puede hacer que la energía nuclear como una fuente de energía de la nave espacial estable y fiable.El dispositivo de fusión nuclear y en la actualidad lo que podemos construir, como dispositivo tokamak, volumen enorme para grandes, generalmente se requiere un cuarto de hacerlo, no hay manera de instalar a la nave.¿Entonces los reactores nucleares?El uso de la tecnología de reactores nucleares de fisión nuclear, es en la actualidad la humanidad ha madurado para poder dominar.Parece que para aquellos con propulsión eléctrica, o planes de futuro en la misión espacial a largo plazo de la superficie de la Luna y de Marte la presencia sería más apropiado para este modo de energía – – si es así, vamos a ir a Marte para establecer colonias, incluso sin la necesidad de llevar un motor especial, porque Nuestra nave es llevar una en las centrales nucleares.Con la tecnología de propulsión nuclear espacial ha considerado como alternativa de futuro a largo plazo del programa espacial de vuelo de la Misión.Dr. Pudi Sura dijo: "’la Oficina de la dirección de Estados Unidos del asteroide’ (Asteroid redirect Mission) la instalación de un panel solar será capaz de proporcionar suficiente electricidad para mantener la nave en vuelo entre un asteroide".Él dijo: "en la etapa actual, del programa o de la energía solar todavía estamos considerando, pero en el futuro si es capaz de adoptar sistemas de energía nuclear, entonces todo el proyecto costará menos".Sin embargo, quiero ver a la instalación de sistemas de energía nuclear espacial, también debemos esperar muchos años.Dr. Pudi Sura dijo: "esta tecnología en la madurez.Tenemos que asegurarnos de que en el momento del lanzamiento es lo suficientemente seguro ".Para ello, se debe llevar a cabo una prueba rigurosa, con el fin de confirmar el ambiente de extrema presión durante el vuelo y en el lanzamiento de un cohete espacial de este tipo de equipos es la seguridad.Aunque muchos todavía está en fase de estudio de viabilidad, pero todos estos mencionados de energía de nueva tecnología en el futuro nos hará la nave para volar aún más y más lejos.Una vez que esta tecnología madura, en la tarea de detección de nuestra planificación de futuro vuelo a Marte y más allá, que será un componente clave indispensable.(de la mañana)

未来飞船如何供电?从太阳能到核电技术 尽管70年代发射的美国旅行者飞船的推进系统在技术上并不先进,但它仍然持续正常工作了超过38年   美国宇航局的“小行星转向项目”(Asteroid Redirect Mission)将采用新一代太阳能帆板技术,其效率更高,寿命也更长   新浪科技讯 北京时间2月1日消息,据英国广播公司(BBC)网站报道,对于飞船而言,电力系统是一个核心组成部分。它们必须能够在极端环境条件下仍然保持极高的可靠性。然而,随着现代飞船技术愈发复杂,其对于电力系统的要求也是越来越苛刻,那么未来的推进系统将会如何发展?   令人震惊的高可靠性与长寿命   脆弱性似乎是现代电子设备的通病――你的智能手机如果不充电,恐怕连一天都难以坚持。然而相比之下,航天器的耐用性往往会让你感到震惊:38年前发射升空的旅行者号飞船至今仍在工作,向我们传回关于太阳系边缘的重要信息。这艘飞船每秒钟能够有效处理81000条指令,而相比之下,你手里的智能手机的信息处理能力要比这高出大约7000倍。   当然,你的智能手机之所以在电池依赖性方面表现如此之差,是因为它的设计本来就需要每天充电的,而且它也几乎不可能会出现在远离地球数百万甚至数亿公里外的宇宙空间的情况。而相比之下,如果一艘飞船没电了,而最近的充电桩距离它也有数十亿公里远,那么要想给它充电就显得不太现实了。因此,一艘打算在太空中飞行数十年的飞船,要么一开始就用某种方法存储上足够的电量,或者就得在途中自己想办法发电。事实证明,说起来容易做起来难,这事儿还要想成功实现还是很难的。   尽管飞船上搭载的电子设备很多只是偶尔需要电力供应,但也有一部分设备是必须确保不间断供电的,比如信号接收机和发射机必须时刻处于通电状态,而如果是载人飞船,那么生命维持系统和照明系统也同样将是不能关闭的。   劳・苏拉普迪博士(Dr Rao Surampudi)是美国加州喷气推进实验室(JPL)的电力技术项目主管。在过去的30年间,他一直致力于为美国宇航局的各类航天器开发电源系统。   根据苏拉普迪博士的说法,一般情况下航天器的电源系统会占到整个航天器质量的大约30%,并且一般可以分解为三大部分:发电系统、储能系统以及电源管理及分配系统。   这些系统对于飞船来说绝对是必要而关键的,而为了适应飞船的特殊使用条件,它们在质量和设计上会有一系列严苛的要求――首先质量必须足够小,以便提升所谓“能量密度”,也就是说它必须能够在足够小的体积内产生足够强大的电力;同时它必须具有长寿命的特点,且高度可靠,因为在发射之后,如果飞船电力系统出现故障,这时候再要想派工程师前去维修显然是不现实的。   这套供电系统不仅必须能够确保每一件飞船搭载设备的电力使用需求,它还必须确保在整个飞船的使用寿命内能够持续提供这样的电力支持――这样的时间可能是几年,几十年甚至上百年。苏拉普迪博士表示:“设计的使用寿命必须足够长,因为一旦发生故障,你是不可能有什么维修或挽救机会的。举例来说,飞往木星需要5~7年,飞往冥王星需要超过10年,而要想离开我们的太阳系,你需要连续飞行20~30年。”   考虑到飞船运行环境的特殊性,飞船电力系统还必须能够在零重力和高真空环境下正常运作,同时必须经受超强辐射环境和极端温度的考验。苏拉普迪博士说:“如果你的探测器打算在金星表面着陆,那边的温度是460摄氏度。而如果你打算冲入木星大气层,那么那里的温度是零下150度。”   很多在内太阳系区域飞行的探测器都会安装太阳能帆板,通过太阳能进行发电。或许从外观上看上去你会觉得这些飞船安装的太阳能帆板跟自己家里使用的同类设备并无不同,但实际上,航天器所使用的太阳能板在发电效率和可靠性上要远远超过普通的民用产品。   不过,在内太阳系区域飞行的航天器太阳能帆板也有可能因为距离太阳太近而发生过热现象,此时飞船就需要调整自己的太阳能帆板位置,从而使其避开太阳的灼热光芒。   随着飞船进入一颗行星的轨道,飞船的太阳能帆板产能效率将会下降,由于行星阴影的周期性遮挡,飞船太阳能板将无法产生像此前那么多的电能,在这样的情况下,我们就需要一套高效的电力储能设备。 美国宇航局正在研发的“先进斯特林同位素热电机”(ASRG)将为未来的长期太空任务提供电力支持   如果采用核电技术,未来我们去往其他星球建立殖民地时,甚至不需要专门携带一台发电机,因为我们的飞船本身就携带了一座核电站!   原子能带来的启示   其中一种备选方案是镍氢电池,其可以反复充放电超过5万次,使用寿命超过15年。与无法在太空环境下使用的普通商业级电池组不同,这些特制的镍氢电池组都是封闭系统,从而可以在真空环境下正常工作。   随着飞船远离太阳,太阳能帆板的产能效率逐渐下降,从地球轨道附近的每平米1374瓦特下降到木星轨道附近的每平米50瓦特,而到了冥王星轨道附近,这一数字更是下降到了不到每平米1瓦特。因此,当一艘探测器计划飞行到木星轨道之外,那么科学家们就倾向于不再使用传统的太阳能帆板,而是采用核动力装置为飞船供电。   其中最常见的是所谓的“放射性同位素热电发电机”(RTG),这套系统已经被安装在了旅行者号、卡西尼号飞船和好奇号火星车上。这些都是完全一体化的固体设备,整体上没有任何可移动部件。其原理是通过放射性元素,如钚的衰变产生热量,一般使用寿命在30年以上。   而当条件不允许使用RTG电池,比如说载人飞船上由于考虑到放射性衰变产生的辐射屏蔽问题;但与此同时到太阳之间的遥远距离又不允许使用太阳能帆板时,燃料电池就有了它的用武之地。   氢氧燃料电池在此前美国执行的阿波罗和双子座载人航天项目中被广泛使用。尽管这种电池是无法再次充电的,但其储能性能很不错,并且唯一产生排放物就是水蒸气,在冷凝之后还可以作为宇航员的饮用水来源。   美国宇航局(NASA)和喷气推进实验室(JPL)持续开展的相关研究工作未来将让电力系统能够产生并存储更多电力并维持更长的使用寿命。毕竟,新型飞船正对越来强大的储能设备提出需求,因为这些飞船和上面搭载的系统正变得越来越复杂,同时也越来越耗电。   这种对于电力的高需求尤其出现在那些采用全电推进系统的航天器上,如1998年首先在“深空一号”探测器上测试的离子推进器,而现在这种系统已经在不同航天器上得到广泛应用。电力推进通常是采用高速电驱推进剂实现驱动的,但也有一种被称作“电动力绳系”的技术,可以利用行星磁场的能量实现飞船驱动。   在地球上我们所使用的大部分电力系统到了太空都会变得无法运作。基于这个原因,任何空间电力系统在被安装到飞船上之前都必须经过严苛的轨道环境测试。美国宇航局和喷气推进实验室利用它们的环境仿真实验室检验新技术在严酷环境下的性能表现,方法通常包括使用强烈辐射轰击精密部件和系统,并将其暴露于极端温度环境下测试其性能。   未来的技术发展   当前,研究人员正在为未来的空间探测任务研发“斯特林放射性同位素发电机”(SRG)。基于现有的RTG技术,这种新型同位素发电机的发电效率远高于其基于热电同类,且它的体积可以做到非常小,当然也有代价,那就是其技术的复杂程度也将随之大大上升。   美国宇航局在规划未来前往木卫二的探测任务时,也在考虑研发新型电池类型。这种电池可以适应在零下80摄氏度至零下100摄氏度的极端低温环境下正常使用。先进的锂离子电池技术也正在被不断改进,以便将其储能量从现在的水平上提升一倍。这些举措将大大提升电池的能量密度,从而在未来允许宇航员可以在太空连续执行任务的时间大大延长。   太阳能帆板技术也正在同步推进研发,新型太阳能帆板能够适应在远离太阳,光照强度弱,温度极低的环境下正常工作。这样的技术进步意味着未来借助太阳能帆板的探测器或许将能够在更加远离太阳的空间区域执行探测任务。   在未来的某个时间点,美国宇航局将会寻求在火星上建立一个永久性的人类基地,而在更加遥远的未来,这样的人类基地或许也会出现在其他太阳系天体上。从这些角度考虑,现有的太空供电系统在未来也将面临大型化的压力,以便能够为这样的长期、超大型的太空项目提供电力支持。   月球上富含氦-3,这种元素在地球上非常罕见,是核聚变反应的理想原料。然而,目前我们人类的技术还无法做到让核聚变能量作为一种稳定而可靠的飞船能源。并且目前我们所能建造的核聚变装置,如托克马克装置,体积都极其巨大,一般都需要一间大型房间才能容得下,根本没有办法安装到飞船上。   那么核反应堆呢?核反应堆使用核裂变技术,这是目前人类已经成熟掌握的发电手段。看起来对于那些采用全电力推进,或是未来计划在月球及火星表面长期驻留的太空任务会比较适合采用这种能源方式――如果真是这样,我们去往火星建立殖民地时,甚至不需要专门携带一台发电机,因为我们的飞船本身就携带了一座核电站!   采用核电推进技术的飞船已经被考虑作为未来太空长期飞行任务的备选方案。苏拉普迪博士表示:“美国宇航局的‘小行星转向项目’(Asteroid Redirect Mission)将会安装大型太阳能帆板,以便能够提供足够电力让飞船在小行星之间机动飞行。”他说:“在当前阶段,我们考虑的仍然还是太阳能驱动的方案,但在未来如果能够采用核电系统,那么整个项目的花费将会更少。”   不过,要想看到安装核电系统的飞船,我们或许还需要等待很多年。苏拉普迪博士表示:“这项技术在当前还不够成熟。我们需要确保在发射时它是足够安全的。”为了确保这一点,必须开展各种严苛的测试,以便确认这类设备在火箭发射及太空飞行期间的极端压力环境下是安全的。   尽管很多还仍然处在前期论证阶段,但所有以上这些提到的新型电力技术在未来将让我们的飞船能够飞行地更久,更远。一旦这些技术成熟,在我们规划未来飞往火星或更遥远地方的探测任务时,它们都将成为不可或缺的关键部件。(晨风)相关的主题文章: