進行太空探測時,太陽能電池正常運轉時的離日距離是有限制的嗎?為什麼?
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-----最近的羅塞塔號有感,在空間探測時,太陽能電池的使用範圍不可能無限遠吧,那這個距離(距太陽的距離)的極限是多少?為什麼?
謝邀。
準確的說沒有一個準確的使用距離,因為這不僅取決於航天器和太陽的距離,也取決於:
帆板的大小和控制,不是越大越好的,因為越遠的距離越需要調整帆板的方向對準太陽,而調整一些很大的帆板的方向無論是耗能還是可靠性上面都值得商榷;太陽能轉換的效率,眾所周知目前太陽能轉換為電能的效率很低,一般也就10%~20%之間。通常航天器有一個休眠狀態的最低功耗和工作狀態的最低功耗,當然很多航天器都會有充電電池來儲存電能,非要深空用太陽能,能量不夠等我充的差不多了再喚醒也不是不可以,什麼一次只用一台儀器的省點方式都是有的。這個距離起碼要滿足休眠狀態的最低功耗吧。
最後舉個例子,日地平均距離定義為1AU,Rosetta的遠日點大約3AU,看過一篇文獻這個位置的可用太陽能僅有1AU的10%左右了。木星的距離大約是5AU,基本上目前使用太陽能的距離就到這裡為止了,探測木星的航天器也大多是核能的了。
當然太陽能在較遠距離上依然有市場不僅僅是核能的輻射危害,目前核電池比較坑爹轉換率更低……太陽能在1AU距離(太陽到地球的距離)上,單位面積(1平方米)的輻照功率約1300瓦。太陽能帆板的光電轉換效率是30%到40%,也就是說,每平米的太陽能帆板,可以給飛行器提供400W左右的供電。這個供電能力隨距離平方衰減。那麼,是否只要增加太陽能帆板的面積就可以了呢?也不是。我所知道的有發射、裝調、控制方面的問題,以及充放電方面的問題。但總歸都是技術問題,最終反映出來的就是成本問題而已。在深空探測任務上,相比通訊數傳、測控方面的困難而言,供電方面相對容易解決。
瀉藥。我就舉個例子,探測木星的朱諾號是目前使用太陽能的最遠的探測器,所以說,之前木星以及往外,全都是用核電池的。而小行星帶的探測計劃,很多都用了太陽能。就醬……
肯定是有限制的,發電能力肯定是越遠越弱。弱到不能提供航天器工作需要就不行了。具體沒有定值。
衛星同理,每個地點都有一個經驗的太陽常數http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E5%B8%B8%E6%95%B8
太陽常數是進入地球大氣的太陽輻射在單位面積內的總量,要在地球大氣層之外,垂直於入射光的平面上測量。以人造衛星測得的數值是每平方米大約1366瓦特,地球的截面積是127,400,000 平方公里,因此整個地球接收到的能量是1.740×10瓦特。由於太陽表面常有有黑子等太陽活動的緣故,太陽常數並不是固定不變的,一年當中的變化幅度在1%左右。
太陽常數包括所有形式的太陽輻射,不是只有可見光的範圍(更詳細的內容可以參考電磁頻譜),它可以聯繫到太陽的視星等是-26.8等。太陽常數和太陽的視星等是描述太陽亮度的兩種方法,但是視星等只有測量太陽在可見光部分的能量輸出。
從太陽看地球的角直徑只有1/11,000弧,所以從太陽看地球的立體角只有1/140,000,000 球面度。因此,太陽輻射出的能量是地球獲得的20億倍,也就是大約 3.826×10瓦特.
太陽常數是一個相對穩定的常數,依據太陽黑子的活動變化,他所影響到的是氣候的長期變化,而不是短期的天氣變化。
謝邀。理論上來講,只要有光就可以產生電壓,前提是這個光的頻率一定要大於某一值,根據E=hv(h為普朗克常數)才能光伏面板的激發閾,才可能產生電壓。但實際上卻有其他方面的限制,比如說照度太少,比如說電器供電電壓達不到,都會影響航天器正常工作。
羅賽塔號確實遭遇過能源問題。太陽能電池提供的能量與接受光的照射時間和照射通量都有關係。輻射遵循平方反比的遞減,所以必定會與受限於離太陽的距離。
比如:
2007年2月25日,羅塞塔號安排了一次低高度通過火星,因為第一次發射被拖延了一年而必須修正軌道。這並不是沒有風險的,因為估計飛越高度僅僅只有250公里(155英里)。因為太空船在火星的遠端,在那裡它將有15分鐘無法接收到任何太陽光,因此不能使用太陽能板。所以太空船因此將進入待命模式,不可能進行通訊,必須靠並不是為了這個工作設計的電池飛行,因此這項火星附近的調動被昵稱為「十億美元的賭博」。幸好,飛越在03:15中央歐洲時間(CET)成功了,任務仍持續進行中。比如:接軌:10年5個月又4天,2014年8月6日,彗星探測器「羅塞塔」號經過10年時間,航行60億公里後終於與「楚留莫夫-格拉希門克彗星接軌,以每小時最高13.5萬公里的速度繞太陽飛行,與彗星相距不到100公里,它自帶的照相機拍攝了彗星表面的照片,呈現了大若房屋的巨石。[12] 成為人類史上首個進入彗星軌道的太空飛行器。「由於遠離太陽難以給太陽能板充電,「羅塞塔」還經歷了長達31個月的「深度睡眠」,直到2014年1月才被喚醒。比如:2014年11月14日,位於德國達姆施塔特的歐洲航天局表示,彗星著陸器「菲萊」主電池的電量即將耗盡,按照設計,「菲萊」在主電池電量耗盡後將依靠太陽能電池供電,但根據「菲萊」傳回的照片,科學家推測,「菲萊」位於一處峭壁的陰影中,每天(一個彗星日為12.4小時)只能獲得一個半小時的太陽光照,在日照不足的情況下如果不進行調整,著陸器的太陽能電池將無法為其繼續工作提供足夠電能。[16] 著陸器項目主管斯特凡·烏拉邁克表示,一旦重新與「菲萊」建立聯繫,地面控制人員將嘗試讓「菲萊」調整角度或跳出陰影,以獲取更多的太陽光照。[16]個角度範圍
妹子的問題,我要回答我要回答^_^ 。不要搞那麼多亂七八糟的數據好不,妹子怎麼看
通俗解答如下:
想像一個球面,太陽作為球心往外發光。像下面的。太陽在中間放出萬丈光芒。想像太陽放出的光有10000條,平均地輻射到一個球面上。這樣每個角度範圍內的光是一樣多的,比如說10條,可以用輻射強度表示。註:「輻射度:又叫輻亮度,指的是沿輻射方向、單位面積、單位立體角上的輻射通量。」----引用自百度百科每個角度上能量一樣了,輻射越遠,球面的單位面積所接受的能量就小了。就像氣球,吹得越大就越薄了。單位面積上接受的能量可以用光照強度表示。光照強度指單位面積上所接受可見光的能量,具體參見百度百科 光照強度 _百度百科。可能10000km能收到10條光線,20000km就只能收到5條了。特附圖一張,圖長得丑,你們就不要笑它了。太陽能帆板面積一定的,不考慮神馬姿態啥的,就正直的對著太陽。距離越遠,所能接收的能量越小,就是這樣。
妹子可滿意?滿意請點贊具體的距離可以根據科學道理計算,這個距離…………額…………待俺算算推薦閱讀:
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