最后是第三項基礎(chǔ)技術(shù)“大型結(jié)構(gòu)體組裝技術(shù)”。
為了讓空間太陽能發(fā)電系統(tǒng)擁有相當于1座核電站的1GW的發(fā)電能力,必須要在宇宙空間構(gòu)筑并配置幾公里見方、重達幾萬噸的巨型太陽能電池板和發(fā)射天線,組成空間太陽能發(fā)電衛(wèi)星。
在宇宙空間構(gòu)筑幾公里見方的大型結(jié)構(gòu)體
巨型載人實驗設(shè)施“國際空間站(ISS)”從1998年開始在約400km高空的軌道上進行組裝,雖說是巨型,但建成時的尺寸只有大約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。與之相對比,也就不難想像配置大規(guī)??臻g太陽能發(fā)電衛(wèi)星的艱巨程度。
上土井說:“國際空間站是通過40多次發(fā)射,把大量的構(gòu)件運往太空,由航天員通過操作機械臂、進行艙外活動,在軌道上慢慢組裝的。而空間太陽能發(fā)電衛(wèi)星必須在地球靜止軌道上構(gòu)筑面積達到數(shù)km見方的太陽能電池板和發(fā)射天線。這樣的工程根本無法單純依靠人工。因此,我們現(xiàn)在正在研發(fā)組裝裝置和依靠機器人的無人組裝技術(shù)。”
JAXA當前的目標是研發(fā)出100m規(guī)模結(jié)構(gòu)體的無人組裝技術(shù)。從2010年度開始,研發(fā)的重點放在了展開桁架組裝技術(shù)上。
這種技術(shù),是將發(fā)射上去時為折疊狀態(tài)的桁架結(jié)構(gòu)體,使用專門的組裝裝置在軌道上自動展開并組合起來,將平板狀結(jié)構(gòu)體以無人方式組裝。太陽電池板和發(fā)射天線都將設(shè)置在結(jié)構(gòu)體上。
2012年度,JAXA曾進行了展開桁架結(jié)構(gòu)體的自動展開、組合功能的地面驗證實驗,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、熱變形補償?shù)鹊龋窈笮枰鉀Q的課題還有很多。
“宇宙空間大型宇宙結(jié)構(gòu)體的無人組裝技術(shù)是一項前所未有的技術(shù),非常具有挑戰(zhàn)性。只要掌握了這項技術(shù),就能大幅拓展太空任務(wù)的可能性,我們在研究之中感受到了巨大的成就感”,說到這里,上土井的眼中閃爍著光芒。
上土井等人現(xiàn)在開展的展開桁架組裝技術(shù)的地面驗證實驗(出處:JAXA) |
上土井接著說道,“其實還有一個堪稱最大的課題”。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。