現代人所生活的地方離不開電力與能源, 在外太空亦然, 於是美國國家航空暨太空總署舉辦 'BIG概念' 挑戰賽, 希望在人類抵達火星之前, 可以在火星上利用太陽能發電, 並至少可以擁有40KW的發電量, 且可以運用火箭運送.
NASA期望該太陽能設備具有可快速部署與拆解功能, 能在火星的任一地點設備, 並克服日照角度, 季節, 不同著陸地點的光通量以及沙塵暴. 也要考慮到如何防止光伏表面累積灰塵與裝載後的除塵的方式, NASA希望這些太陽能發想未來可為宇航員員供電.
目前仍有太陽能車在火星中, 為可移動的探測器, 但其太陽能板由於累積過多灰塵, 導致光電轉換效率降低, NASA認為灰塵是維運的挑戰之一.
維吉尼亞大學電機工程MoolGupta教授及其團隊是5名決賽選手之一, 利用兩個直徑50m, 約5~6層樓高的大型二氧化碳充氣氣球, 並在氣球表面設備可撓式 (flexible) 太陽能板, 增加光吸收量之餘, 也可以減少粉塵的累積.
研究人員表示, 除了要能設備太陽能板之外, 也得注意裝載體積與重量, 必須要想出一些重量輕, 又可以捲起來方便攜帶的事物. 而新一代的太陽能電池輕便又靈活, 可像一張紙捲起來, 並放在火箭內.
由於火星距離太陽較遠, 日照量是地球的一半, 但火星大氣比較稀薄, 大部分光線可直接射入太陽能電池板. 研究人員表示, NASA需要40KW的電力, 但該太陽能設備的發電量預估可高達145KW.
維吉尼亞大學CharlesL.Brown電機與電腦工程部門的NikolaosSidiropoulos教授指出, 這是一項開箱即用的設計, 能最大限度地收集能量, 灰塵不會積在設備上.
該項比賽在今年8月開始, 維吉尼亞大學, 威爾猛軍校, 普林斯頓大學, 美國德州農工大學, 科羅拉多大學波德分校一同角逐最終名額, 各個團隊將會把概念集結成15頁的檔案, 並附上原始的工程和分析, 最終計劃將會在明年3月選定.
其中威爾猛軍校設計一項充氣太陽能陣列, 運用火星中的二氧化碳填充管道, 可設備8個大型矩形太陽能電池板. 普林斯頓大學則是運用摺紙靈感, 巨型的單片陣列可摺疊並收納.
美國德州農工大學的設計包括4支直徑18m的太陽能傘, 並擁有可伸縮的傘柄. 而科羅拉多大學波德分校提出可摺疊的太陽能光伏, 利用可撓式的吊臂支撐四個圓形太陽能陣列.
NASA技術任務委員會中的電力和能源儲存技術專家LeeMason表示, 這些提案讓我們對於太陽能部署與封裝有新的發想.
