最后是第三項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)“大型結(jié)構(gòu)體組裝技術(shù)”。
為了讓空間太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)擁有相當(dāng)于1座核電站的1GW的發(fā)電能力,必須要在宇宙空間構(gòu)筑并配置幾公里見(jiàn)方、重達(dá)幾萬(wàn)噸的巨型太陽(yáng)能電池板和發(fā)射天線,組成空間太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星。
在宇宙空間構(gòu)筑幾公里見(jiàn)方的大型結(jié)構(gòu)體
巨型載人實(shí)驗(yàn)設(shè)施“國(guó)際空間站(ISS)”從1998年開(kāi)始在約400km高空的軌道上進(jìn)行組裝,雖說(shuō)是巨型,但建成時(shí)的尺寸只有大約108m×73m,體積約為1200m3,重量約為419噸。而且,空間站所在的近地軌道的高度只有地球靜止軌道的百分之一左右。與之相對(duì)比,也就不難想像配置大規(guī)??臻g太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星的艱巨程度。
上土井說(shuō):“國(guó)際空間站是通過(guò)40多次發(fā)射,把大量的構(gòu)件運(yùn)往太空,由航天員通過(guò)操作機(jī)械臂、進(jìn)行艙外活動(dòng),在軌道上慢慢組裝的。而空間太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星必須在地球靜止軌道上構(gòu)筑面積達(dá)到數(shù)km見(jiàn)方的太陽(yáng)能電池板和發(fā)射天線。這樣的工程根本無(wú)法單純依靠人工。因此,我們現(xiàn)在正在研發(fā)組裝裝置和依靠機(jī)器人的無(wú)人組裝技術(shù)。”
JAXA當(dāng)前的目標(biāo)是研發(fā)出100m規(guī)模結(jié)構(gòu)體的無(wú)人組裝技術(shù)。從2010年度開(kāi)始,研發(fā)的重點(diǎn)放在了展開(kāi)桁架組裝技術(shù)上。
這種技術(shù),是將發(fā)射上去時(shí)為折疊狀態(tài)的桁架結(jié)構(gòu)體,使用專門(mén)的組裝裝置在軌道上自動(dòng)展開(kāi)并組合起來(lái),將平板狀結(jié)構(gòu)體以無(wú)人方式組裝。太陽(yáng)電池板和發(fā)射天線都將設(shè)置在結(jié)構(gòu)體上。
2012年度,JAXA曾進(jìn)行了展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)體的自動(dòng)展開(kāi)、組合功能的地面驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),取得了良好的成果。
雖如此,但組裝中形態(tài)維持、姿態(tài)和軌道控制、熱變形補(bǔ)償?shù)鹊?,今后需要解決的課題還有很多。
“宇宙空間大型宇宙結(jié)構(gòu)體的無(wú)人組裝技術(shù)是一項(xiàng)前所未有的技術(shù),非常具有挑戰(zhàn)性。只要掌握了這項(xiàng)技術(shù),就能大幅拓展太空任務(wù)的可能性,我們?cè)谘芯恐懈惺艿搅司薮蟮某删透?rdquo;,說(shuō)到這里,上土井的眼中閃爍著光芒。
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上土井等人現(xiàn)在開(kāi)展的展開(kāi)桁架組裝技術(shù)的地面驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)(出處:JAXA) |
上土井接著說(shuō)道,“其實(shí)還有一個(gè)堪稱最大的課題”。那就是如何以低成本將如此巨大的結(jié)構(gòu)體構(gòu)件送入地球靜止軌道。