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太空工程師怎麼研發電池技術

發布時間:2023-02-09 19:01:32

『壹』 太空工程師逃生艙怎麼飛

1、造風力發電機。
2、找個有引力的星球,這款游戲只有引力風,沒有軌道,所有星球都是稀薄的大氣層。
3、再造簡易裝配機,再造動力電池。
4、造電池蓄電,逃生艙有電力了就可以飛。

『貳』 如何測試太空鈣鈦礦太陽能電池

新的測試協議為需要輻射硬度和耐用性的應用鋪平了道路

俄克拉荷馬大學的研究人員與國家可再生能源實驗室、北德克薩斯大學、美國宇航局格倫研究中心和太空電力界的幾位合作者最近在焦耳雜志上發表了一篇論文,描述了測試的最佳條件用於太空的鈣鈦礦太陽能電池。

俄克拉荷馬大學的物理學家、該論文的合著者伊恩·塞勒斯 (Ian Sellers) 表示,鈣鈦礦太陽能電池由於其迅速提高的性能和對輻射的高度耐受性,在光伏界引起了轟動,這表明它們可以用來提供為空間衛星和航天器供電。

「鈣鈦礦令光伏界的許多人興奮不已,因為這種新的太陽能電池材料可以達到高效率,而且效率高且相對簡單,」Sellers 說。 「但這些材料在穩定性和產量方面也存在重大問題,特別是在大氣條件下 - 水分、氧氣會使這種材料降解,因此有趣的是,有少數人認為盡管存在這些地面不穩定性問題,但該系統出現了輻射堅硬且適合太空。」

美國國家可再生能源實驗室化學材料和納米科學團隊的高級科學家約瑟夫·路德說:「研究人員使用『硬輻射』這個詞來描述物體或設備在太空環境中發生的程度。」 . 「這很有趣,尤其是鈣鈦礦材料,因為眾所周知半導體是柔軟的,但輻射硬度只是意味著它們可以容忍輻射引起的缺陷而不會迅速降低性能。」

來自 OU、NREL 和北德克薩斯大學的團隊著手解決的問題是太陽能電池的標准空間測試如何適用於鈣鈦礦。

「我們發現鈣鈦礦很難受到輻射,但並非出於許多人認為的原因,」塞勒斯說。 「我們發現整個社區都沒有對它們進行適當的測試。鈣鈦礦是薄膜,而且非常柔軟,所以如果你使用為傳統太陽能電池開發的空間協議,高能粒子的相互作用可以忽略不計,這意味著鈣鈦礦看起來很難輻射,因為在我們看來,它們不是,正確測試。」

為了開發一種測試鈣鈦礦的新方法,Seller 實驗室的前博士後研究員 Brandon Durant(現在在美國海軍研究實驗室工作)與位於德克薩斯州丹頓市的 UNT 物理系的 Bibhutta Rout 合作測量太陽能細胞在不同條件或輻射暴露下的輻射硬度。

「我們開始進行這些非常有針對性的輻射依賴性測試,方法是在太陽能電池的不同部分可控地阻止這些粒子,」Sellers 說。 「因此,我們沒有使用高能粒子,而是使用低能粒子,特別是質子,因為它們對鈣鈦礦更有害,並且在太空中非常普遍,以低能轟擊太空中的太陽能電池和其他材料。當我們這樣做時,我們證實鈣鈦礦確實具有很強的輻射性,因為它們很軟而且密度不是很大,所以當它們受到損壞時,它們會很快癒合。」

賣家將這種效果比作一桶水。水一開始是靜止的。你可以濺水製造混亂,但一旦濺水停止,它就會恢復平靜。

「這些鈣鈦礦非常接近於液體,因此當它們受損時,它們會自我修復,」他說。 「鈣鈦礦就像一桶水,在太空中會發生紊亂和損壞,但也會很快沉澱或癒合並恢復正常。我們所做的是創建一個協議,一組鈣鈦礦電池在進入太空之前必須經過測試的條件,以便全球社區以同樣的方式正確地測試這些材料。」

這項研究的應用開辟了一系列可能性。研究興趣的一個領域包括研究鈣鈦礦在月球上的永久性裝置中的用途,特別是輕質柔性鈣鈦礦是否可以折疊並成功部署到太空中,甚至可以在月球上製造。

同樣,未來的研究可以 探索 鈣鈦礦太陽能電池在對具有強烈輻射環境的行星(如木星)的太空任務或在具有高輻射水平的極地軌道上的衛星任務中的效用。

「新材料的太空資格是由任務要求驅動的,」美國宇航局格倫研究工程師和合著者林賽麥克米倫布朗說。 「這項工作非常重要,因為我們正在 探索 鈣鈦礦對與 NASA 最感興趣的應用最相關的輻射的反應。」

『叄』 可以在月球上製造的太陽能電池

導讀:作為歐洲航天局調查長期任務材料項目的一部分,愛沙尼亞的科學家們正在調查一種微小的鐵基晶體作為潛在的太陽能電池材料。到目前為止,這種材料還沒有達到會引發很多人興趣的那種效率。然而,研究人員對其感興趣是出於另一個原因:在地球之外,這種材料足夠豐富,最終可以在月球甚至火星上製造。

在更遠的未來,太陽能將繼續成為為長期太空任務提供動力的關鍵技術。這樣的任務在今天看來可能是虛幻的,甚至是不必要的,但是為其尋找有用的材料是歐洲航天局(ESA)材料和工藝團隊科學家的任務。

這個小組與愛沙尼亞的塔林 科技 大學(TalTech)合作,正在研究一種微小的黃鐵礦晶體作為一種新的太陽能電池材料。他們對這種材料感興趣的主要原因,而不是它的效率或潛在的成本效益,是它在月球和火星上都能以原材料的形式獲得。歐空局先進製造工程師Advenit Makaya表示:「我們是在未來月球定居的背景下研究這些微晶體的,未來的月球基地將需要『靠天吃飯』,以實現可持續發展,而生產黃鐵礦所需的鐵和硫可以從月球表面取回。」

TalTech公司的科學家Taavi Raadik表示:「我們的目標是開發黃鐵礦微晶生長技術,並將其用於單晶層太陽能電池,其中每個微小的晶體將作為一個獨立的太陽能電池工作。一個微型太陽能電池產生的電量很小,但在正常尺寸的模塊中,將有數十億個這樣的電池,而且原則上在其尺寸和形狀方面沒有限制。此外,我們的目標是,所有必要的原材料都可以在月球上就地採集。」

迄今為止,這種材料只與非常低的太陽能電池效率有關,在其他應用中興趣不大。然而,這個項目的研究人員指出,月球基地對太陽能裝置的空間限制很少,而且月球南極已經被確定為幾乎可以持續獲得太陽能的區域。

『肆』 《太空工程師》怎麼操作

《太空工程師》怎麼操作?相信有些玩家還不太清楚,下面小編來跟大家分享一下《太空工程師》操作教程,感興趣的可以過來看一下。
人物
F1:幫助
滑鼠左鍵:放置方塊
滑鼠右鍵:刪除方塊
滑鼠中鍵:塗色
[
]
:切換顏色
W:前進
S:後退
A:向左
D:向右
Q:向右旋轉
E:向左旋轉
F:向上或跳躍
C:向下或蹲下
空格:向上或跳躍
LShift:用於快速建造或刪除方塊(配合滑鼠使用)
Ctrl+右鍵:批量放置(整排)
Ctrl+左鍵:批量刪除(整排)
Ctrl+Shift+右鍵:批量放置(整面)
Ctrl+Shift+左鍵:批量刪除(正面)
Home,End,Insert,Page
up,Page
Down,Delete:旋轉物品
X:打開/關閉噴氣背包
Z:打開/關閉慣性阻尼
P:選取顏色
L:打開/關閉燈光
K:打開箱子或調整物品屬性
G:打開背包
T:使用按鈕
O:打開/關閉廣播
V:切換第一/第三人稱視角
1~0:選擇物品
飛船
T:進入載具
Y:關閉/打開引擎
W:前進
S:後退
A:左移
D:右移
F:向上
C:向下
空格:向上(同F)

:向上轉動

:向下轉動
←:向左轉動
→:向右轉動
Q:逆時針旋轉
E:順時針旋轉
P:鎖定/解鎖起落架
L:打開/關閉探照燈
Z:打開/關閉自動減速
補充:
《太空工程師》帶誘餌飛船使用視頻:

『伍』 嫦娥四號和月球車在月球背面,如何獲得電力

採用非常傳統的太陽能電池板+充電電池,不過還有熱源保溫。

這種技術從人類 歷史 上第一個月球車(1970年)、蘇聯的月球車一號(Lunokhod 1)就開始了,上圖中藍色的就是太陽能電池板,肚子里裝的有電池和熱源(圖自Petar Milošević)。太陽能電池板工作,電池充能,對於嫦娥三號和玉兔來講,也是如此,這是主要能源。

他們側面都有太陽能電池板。

不過月球有非常奇葩的一點:被地球潮汐鎖定,它的一年(圍繞地球公轉)等於一天(自轉)。因而月球上半年/天是白天,半年/天是黑夜,一輪就是一個月,大概28天,月球正面和背面都是如此。

在白天時,月球上太陽能極其充沛,太陽能電池板充能,所有系統工作。晚上沒辦法,只能冬眠。

但這就涉及一個重要問題:晚上溫度太低了,儀器有可能凍壞,畢竟那是零下180攝氏度的超低溫,需要保溫。但是如果直接用儲備下來的電能去給儀器保溫,非常不現實,太浪費。

於是就會使用小型的放射性同位素去保溫,最經典的就是鈈-238同位素,它會不斷衰變不斷釋放熱量,半衰期達到88年之久。

如果把熱量收集起來,用一個熱電轉換器,就能獲得電能,成為著名的放射性同位素電機,或者傳說中的核電池。很多著名的探測器,例如先鋒10/11,旅行者1/2,維京海盜1/2,好奇號火星車,都靠這個核電池度日,因為它們面對的情況是太陽能根本不夠。

雖然這種核電池非常貴,按照每公斤千萬美元計,但沒得選也需要硬著頭皮上。

而對於月球探測,並沒有必要依靠核電池產生電能,太陽能足夠,只用核能保暖即可,嫦娥三號,玉兔號月球車,都是這種方案。嫦娥四號也使用了放射性同位素電機作為能量來源,不僅起到保溫效果,這套系統還是很成熟的,嫦娥三號任務時,雖然玉兔號不幸中途出了故障無法行動,但它和嫦娥三號探測器本身卻早在2016年(地球年),就成為人類在月球表面工作時間最長的月球車和探測器。按照月球歷法的話,它們工作幾十年後才謝幕。

可能是因為覺得嫦娥四號和地球之間被月球遮擋,問題是太陽並不會被擋住,所以當然還是可以使用 天陽能 電池板作為所謂的一次電源,然後在日照期間給電池充電。由於月影期很長,半個月,電池的能量無法支撐所有設備運轉,所以就必須關閉大部分儀器,只保留最必須的控制系統,然後在下一個月球白天到來時,重新喚醒探測器。

實際上月球雖然距離地球的平均距離達到38萬公里,但相對太陽,這個距離其實沒啥變化,所以太陽能密度也很接近。真正的深空探測,越到太陽系邊緣,能源的獲取問題就成為大問題。正因為如此,許多深空探測器,比如卡西尼號,就使用了同位素發電機,卡西尼的電力是由32.7千克鈈-238提供,把放射性衰變熱能 轉化成 電能。在巡航期間,惠更斯的電力也由卡西尼提供;分離後則使用化學電池。放射線同位素電機不僅可以用來發電,衰變過程中產生的熱還可以用來幫助探測器 渡過 寒冷的月夜,這么做比直接用電池儲存的電能取暖經濟的多。

下面稍微扯得遠一些,聊一聊星際旅行的能源和動力問題。

人類真正要去遙遠的太空旅行,動力問題是首先需要解決的關鍵問題。航天發展這么多年,關於如何在太空旅行中獲得能量並產生為有效的推力,一直是科學家和航天工程師大開腦洞的好地方。雖然大家產生了很多新想法,每過幾年,還會開一次學術會議討論這個問題,但基本都停留在紙面上,NASA雖然贊助過比如核動力推進的試驗,但也都算不上成功。

星際推進技術問題具體來說就是用何種燃料、如何獲得燃料以及燃料如何轉化為動力。目前看來,最靠譜的未來推進技術主要是離子推進和太陽帆推進技術。

等離子推進的基本原理非常簡單,就是利用電磁場加速中性氣體,高速推出,產生推力。這種技術實際上已經成為現實,在許多航天器上都有使用,但主要的問題是目前能夠實現的推力很小,很適合用於在軌航天器的軌道控制,但是用它來推動一艘巨大的星際旅行飛船還不現實。

太陽帆推進技術的源頭最早可以追溯到儒勒凡爾納1865年的科幻小說《從地球到月球》,到20世界20年代,齊奧爾科夫斯基和戈達德都認真分析過太陽帆推進的可能性。它的基本原理是利用太陽光作用於一個巨大的船帆,由於光子都有一定的動量,當光子撞在帆上被吸收時,按照動量守恆原理,帆就會獲得動量增量,這就是光的壓力,從而產生持續的推力。2010年發射的日本「伊卡洛斯」號金星探測器首次使用太陽帆推進的航天器,14平方米的太陽帆能夠得到約0.2g的推力。別小看這么小的推力,因為沒有重力和空氣阻力,而且幾乎不需要再額外消耗燃料,只要還在天陽系內,「伊卡洛斯」號就可以持續獲得加速。後來的隼鳥號探測器也通信使用了太陽帆推進技術。

雖然太陽帆推進技術已經被驗證可行,但將其實際應用於規模大很多的載人飛船,仍然充滿挑戰。

可控核聚變推進的概念早在1955年就由丹德里奇-科爾提出,這一構想的基本思路是在火箭底部不斷引爆一個個的小型核彈,然後利用爆炸產生的後坐力推動火箭。這個想法的學術名字叫做核脈沖式火箭,雖然聽上去驚世駭俗,而且簡單粗暴,不過NASA還是認真考慮了這一思路,並且用常規炸葯做了試驗,後來被放棄。

除了這些理論上靠譜的未來推進技術,還有許多科學家大膽設想了一些更加超前的概念設計,這些方案還僅僅停留在理論 探索 的范疇,在可預見的未來都看不到工程實現的可能。其中最酷的要算物理學家阿庫別瑞在1994年的論文中提出的「曲速引擎」。曲速引擎的基本思路是在一艘足球狀的飛船四周構造一圈巨大的環形裝置,使飛船外部產生一個圍繞自身的彎曲時空,也就是「曲速泡」。如果讓飛船前方的空間收縮而後方的空間擴張,飛船就可以一個區間內乘著波動前進。相當於船本身不動,而是曲速泡帶著飛船前進。

因為飛船本身處於沒有扭曲的平坦時空中,這樣就可以在不違背廣義相對論光速恆定原理的基礎上,讓飛船超光速飛行。有物理學家聲稱曲速引擎可以達到10倍光速。雖然阿庫別瑞的理論在數學上成立,但是曲速引擎的實現需要負能量,這可就讓工程師們無從下手了。這種負能量也叫做「奇異物質」,雖然理論上可以存在,但畢竟現在還沒有任何關於負能量在宇宙中存在的直接證據。在著名的系列科幻電視劇《星際迷航》中的NCC-1701「企業號」飛船,就號稱是使用了曲速引擎的從而實現超光速星際飛行。

相比起來,穿越蟲洞的星際旅行技術就比上面各種千奇百怪的推進技術省事多了。當然,穿越蟲洞更像是走了一段宇宙中的捷徑,即使可行,二者也不能互相替代。

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