美媒:领先技术创新,中国探索利用轨道激光为月球航天器提供动力

天机调茶局 2025-01-25 21:20:50

美国知名航天科技媒体太空新闻网报道:随着中国航天事业的迅猛发展,更多创新技术逐渐进入人们的视野,其中之一便是月球轨道激光供电技术。

近日,中国科学家提出了一项前瞻性的研究:利用轨道激光无线供电技术(Laser Wireless Power Transmission,简称LWPT)为月球上的航天器供能,解决长时间月夜和极端温差带来的挑战。

这项技术不仅展现了中国在月球探索领域的技术储备,也引发了全球的广泛关注。

月球夜晚的生存挑战:为什么需要激光供电?

月球由于被地球引力锁定,表面环境极端恶劣。月昼和月夜的周期分别长达14个地球日,而在月夜期间,月球表面温度可能下降至零下200摄氏度。这种极端低温和持续的黑暗对航天器的能量供应提出了严峻挑战。

传统的太阳能技术虽然在月昼可以提供足够能源,但在月夜期间却无法工作,而维持航天器正常运转需要足够的能量以防止设备因低温损坏。

当前,解决这一问题的方法包括放射性同位素供电和核反应堆技术。然而,这些方案往往因输出功率有限、成本高昂或安全复杂性等问题难以广泛应用。

在这种背景下,激光无线供电技术脱颖而出,被视为潜在的解决方案。

LWPT技术通过轨道卫星向月球表面设备发射激光束,设备再将光能转化为电能。

这一技术具备高灵活性和可扩展性,尤其适用于真空环境。

此外,它还能为永久阴影陨坑中的航天器提供能量支持,这些区域可能含有宝贵的水冰资源,而这些资源可进一步用于制造燃料、水或氧气,为未来的月球基地建设提供保障。

根据发表在《深空探测学报》上的一篇论文,中国研究人员指出,发展轨道高功率激光和高精度激光发射系统是实现LWPT技术的关键,并建议尽早进行在轨验证试验。

这篇论文由中国航天科技集团公司(CAST)和山东航天电子技术研究所的学者共同撰写。

与中国的激光供电研究相呼应,NASA和欧洲航天局(ESA)早在上世纪90年代和2000年代就开展过类似研究,但中国的方案更侧重于为月球极地和赤道等特定区域供电,这些地区未来可能成为月球基地的理想选址。

中国的激光供电计划不仅仅是技术突破的尝试,更与其国际月球科研站(International Lunar Research Station,简称ILRS)的宏伟计划密切相关。

据悉,中国计划于2026年和2028年发射嫦娥七号和嫦娥八号探测器,这些任务将致力于资源评估与原位资源利用(ISRU)技术测试,为2030年代的月球基地建设奠定基础。

在月球基地建成后,能源供应将成为可持续探索的核心技术问题。研究人员认为,像LWPT这样的系统不仅能够帮助中国在月球探索方面克服关键挑战,还能为中国在全球太空技术领域争取到更大的话语权和领导力。

激光供电的挑战与国际合作的可能性尽管LWPT技术展现了广阔的应用前景,但要真正实现其工程化应用,还需克服诸多技术瓶颈。

例如,激光传输的效率是关键问题之一。由于激光在长距离传输过程中可能受到散射和能量衰减的影响,实现高效能量转化是核心难题。科学家正在研究如何优化激光发射的波长和功率,以减少损耗并提高效率。

此外,轨道激光系统的发射精度和月球表面接收设备的能量捕获能力也需要进一步优化。接收装置不仅需要在极端温差下保持稳定性能,还需具备自动校准和精准定位的功能,以确保激光能量能够集中传输至特定区域。

与此同时,LWPT技术的部署可能涉及高昂的成本和复杂的工程实施过程。例如,轨道卫星的设计和发射需要克服重量、能耗和轨道稳定性等问题,而月球表面的接收装置则需要能够经受月球极端环境的考验。

在国际合作方面,LWPT技术或许能够成为全球合作的新契机。目前,NASA、ESA等国际航天机构也在研究激光供电技术,未来的合作可能集中于标准制定、技术共享以及联合验证等领域。

例如,在国际月球科研站的建设过程中,LWPT技术有望成为中外航天机构协同推进月球基地能源供应的突破口。

此外,中国未来也可借助激光供电技术推进更大范围的国际空间合作。例如,联合开发全球月球探测计划,利用中国的LWPT技术与其他国家的探测技术形成互补,共同推进对月球资源的利用。

通过将这一技术与全球的深空探索目标结合,中国不仅能够展现其技术实力,还能加强与国际社会的信任与合作关系。这种合作的意义不仅局限于技术层面,还可能在政治与经济领域产生深远影响。

稍作小结

综上所述,月球轨道激光供电技术展现了巨大潜力,不仅为月球探索的能源供应问题提供了解决方案,也为未来月球基地的可持续发展奠定了技术基础。

激光供电技术的应用,不仅展示了中国在航天领域的技术雄心,也为全球月球开发和国际合作开辟了新的路径。

然而,这一技术要从实验室走向实际应用,还需要大量的技术攻关与资金投入。与此同时,国际合作的可能性为这一领域注入了新的动力。

在中国推进月球探索计划的过程中,LWPT技术或将成为助力其迈向太空强国的重要一步,同时也为全球月球探索和利用开辟了新的可能性。

3 阅读:861
评论列表
  • 2025-01-26 10:53

    目标星辰大海

  • 2025-01-30 07:32

    这技术终于成熟了,我上小学的时候这技术还在理论层面上。

天机调茶局

简介: 南航博士/不一样的国际视角/基于事实的叙事