现代人所生活的地方离不开电力与能源, 在外太空亦然, 于是美国国家航空暨太空总署举办 'BIG概念' 挑战赛, 希望在人类抵达火星之前, 可以在火星上利用太阳能发电, 并至少可以拥有40KW的发电量, 且可以运用火箭运送.
NASA期望该太阳能设备具有可快速部署与拆解功能, 能在火星的任一地点设备, 并克服日照角度, 季节, 不同着陆地点的光通量以及沙尘暴. 也要考虑到如何防止光伏表面累积灰尘与装载后的除尘的方式, NASA希望这些太阳能发想未来可为宇航员员供电.
目前仍有太阳能车在火星中, 为可移动的探测器, 但其太阳能板由于累积过多灰尘, 导致光电转换效率降低, NASA认为灰尘是维运的挑战之一.
维吉尼亚大学电机工程MoolGupta教授及其团队是5名决赛选手之一, 利用两个直径50m, 约5~6层楼高的大型二氧化碳充气气球, 并在气球表面设备可挠式 (flexible) 太阳能板, 增加光吸收量之余, 也可以减少粉尘的累积.
研究人员表示, 除了要能设备太阳能板之外, 也得注意装载体积与重量, 必须要想出一些重量轻, 又可以卷起来方便携带的事物. 而新一代的太阳能电池轻便又灵活, 可像一张纸卷起来, 并放在火箭内.
由于火星距离太阳较远, 日照量是地球的一半, 但火星大气比较稀薄, 大部分光线可直接射入太阳能电池板. 研究人员表示, NASA需要40KW的电力, 但该太阳能设备的发电量预估可高达145KW.
维吉尼亚大学CharlesL.Brown电机与电脑工程部门的NikolaosSidiropoulos教授指出, 这是一项开箱即用的设计, 能最大限度地收集能量, 灰尘不会积在设备上.
该项比赛在今年8月开始, 维吉尼亚大学, 威尔猛军校, 普林斯顿大学, 美国德州农工大学, 科罗拉多大学波德分校一同角逐最终名额, 各个团队将会把概念集结成15页的档案, 并附上原始的工程和分析, 最终计划将会在明年3月选定.
其中威尔猛军校设计一项充气太阳能阵列, 运用火星中的二氧化碳填充管道, 可设备8个大型矩形太阳能电池板. 普林斯顿大学则是运用折纸灵感, 巨型的单片阵列可折叠并收纳.
美国德州农工大学的设计包括4支直径18m的太阳能伞, 并拥有可伸缩的伞柄. 而科罗拉多大学波德分校提出可折叠的太阳能光伏, 利用可挠式的吊臂支撑四个圆形太阳能阵列.
NASA技术任务委员会中的电力和能源储存技术专家LeeMason表示, 这些提案让我们对于太阳能部署与封装有新的发想.
