空間太陽能電站作為服務(wù)于能源領(lǐng)域的航天重大裝備系統(tǒng)，有望成為利用空間能源為人類提供規(guī)模巨大、持續(xù)、穩(wěn)定的清潔綠色電力的重要基礎(chǔ)設(shè)施。本書以圖文結(jié)合的方式，從全球氣候變化與碳中和目標背景入手，介紹了空間太陽能電站的發(fā)展背景、國際發(fā)展現(xiàn)狀、典型空間太陽能電站概念，并針對重要的空間大功率太陽能發(fā)電、無線能量傳輸系統(tǒng)以及空間太陽能電站的運輸及在軌構(gòu)建模式進行了闡述，最后以我國提出的、在國際上具有重要影響的多旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)空間太陽能電站為例進行了系統(tǒng)方案介紹。
本書內(nèi)容全面、圖文并茂，便于讀者快速全面地了解空間太陽能電站的發(fā)展背景和現(xiàn)狀，理解空間太陽能電站的技術(shù)特點、系統(tǒng)組成及涉及的相關(guān)技術(shù)，適合于從事航天、能源、電氣、機械、電子等專業(yè)方向的高等院校學(xué)生閱讀，也可供從事空間太陽能電站研究的科研人員參考使用。
第1章 空間太陽能電站發(fā)展背景與現(xiàn)狀 1
1.1 概述 1
1.2 全球氣候變化與碳中和目標 3
1.2.1 溫室效應(yīng)及其影響 3
1.2.2 聯(lián)合國氣候變化框架公約及全球碳中和目標 6
1.2.3 新能源發(fā)展現(xiàn)狀 8
1.3 利用空間技術(shù)解決全球變暖問題 11
1.3.1 全球變暖可能的航天解決方式 11
1.3.2 空間太陽能電站的概念 15
1.3.3 空間太陽能電站的特點 17
1.4 國際空間太陽能電站發(fā)展概況 20
1.4.1 美國 20
1.4.2 中國 22
1.4.3 日本 23
1.4.4 歐洲航天局 25
1.4.5 其他國家 26
第2章 空間太陽能電站設(shè)計基礎(chǔ) 29
2.1 運行軌道特性 29
2.2 空間環(huán)境特性 33
2.2.1 空間環(huán)境 33
2.2.2 空間環(huán)境對空間太陽能電站的影響 37
2.3 空間太陽能電站組成 39
2.3.1 空間太陽能電站工程組成 39
2.3.2 空間太陽能電站系統(tǒng)組成 40
2.3.3 空間太陽能電站能量傳輸鏈路 42
2.4 無線能量傳輸方式比較 44
第3章 典型空間太陽能電站方案 47
3.1 空間太陽能電站分類 47
3.2 非聚光連續(xù)傳輸型空間太陽能電站 48
3.2.1 1979 SPS參考系統(tǒng) 48
3.2.2 多旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)空間太陽能電站 50
3.2.3 K-SSPS 51
3.2.4 模塊化多旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)空間太陽能電站 52
3.3 非連續(xù)傳輸型空間太陽能電站 54
3.3.1 太陽塔 54
3.3.2 SPS 2000 55
3.3.3 太陽帆塔 57
3.3.4 繩系空間太陽能電站 58
3.3.5 微波蠕蟲 61
3.4 聚光連續(xù)傳輸型空間太陽能電站 63
3.4.1 集成對稱聚光系統(tǒng) 63
3.4.2 二次反射集成對稱聚光系統(tǒng) 64
3.4.3 任意相控陣空間太陽能電站 65
3.4.4 SSPS-OMEGA空間太陽能電站 68
3.4.5 CASSIOPeiA空間太陽能電站 69
3.5 激光傳輸空間太陽能電站 71
3.5.1 激光傳輸空間太陽能電站 71
3.5.2 太陽光直接泵浦激光空間太陽能電站 73
3.6 月球太陽能電站 75
第4章 空間大功率太陽能發(fā)電系統(tǒng) 77
4.1 空間太陽能發(fā)電方式 77
4.2 空間用太陽電池 79
4.3 空間太陽電池陣 84
4.3.1 典型空間太陽電池陣 84
4.3.2 空間聚光太陽電池陣 85
4.3.3 柔性太陽電池陣的折疊展開形式 91
4.4 空間電力傳輸與管理方式 98
第5章 無線能量傳輸系統(tǒng) 101
5.1 微波無線能量傳輸 101
5.1.1 微波無線能量傳輸系統(tǒng)組成及特點 101
5.1.2 微波無線能量傳輸系統(tǒng)效率鏈 102
5.1.3 微波頻率選擇 103
5.1.4 天線尺寸選擇 104
5.1.5 微波功率源選擇 106
5.1.6 微波能量接收轉(zhuǎn)化 107
5.1.7 微波發(fā)射天線 108
5.1.8 微波波束方向控制 110
5.2 激光無線能量傳輸 114
5.2.1 激光無線能量傳輸系統(tǒng)組成 114
5.2.2 激光無線能量傳輸系統(tǒng)效率鏈 115
5.2.3 大功率激光器 116
5.2.4 激光發(fā)射系統(tǒng) 121
5.2.5 高效激光接收轉(zhuǎn)化 124
5.2.6 激光無線能量傳輸?shù)目赡軕?yīng)用場景 128
5.2.7 月球激光無線能量傳輸 130
第6章 空間太陽能電站運輸、在軌構(gòu)建及末期處理 133
6.1 空間太陽能電站組裝運輸模式分析 133
6.1.1 近地軌道組裝運輸模式 134
6.1.2 地球靜止軌道組裝運輸模式 135
6.1.3 近地軌道與地球靜止軌道組裝相結(jié)合運輸模式 136
6.2 空間太陽能電站的運輸 136
6.2.1 地面-LEO運輸 137
6.2.2 LEO-GEO軌道間運輸 146
6.3 空間太陽能電站的組裝 153
6.3.1 空間太陽能電站組裝設(shè)施需求 153
6.3.2 空間組裝服務(wù)平臺 154
6.3.3 空間組裝機器人 156
6.4 空間太陽能電站末期處置 161
第7章 多旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)空間太陽能電站 163
7.1 電站系統(tǒng)組成 163
7.2 電站構(gòu)型 165
7.3 能量轉(zhuǎn)化效率分配 166
7.4 主要分系統(tǒng)初步方案 167
7.4.1 太陽能收集與轉(zhuǎn)化分系統(tǒng) 167
7.4.2 電力傳輸與管理分系統(tǒng) 171
7.4.3 微波無線能量傳輸分系統(tǒng) 175
7.4.4 結(jié)構(gòu)分系統(tǒng) 178
7.4.5 方案小結(jié) 182
7.5 空間太陽能電站的運輸 184
7.6 空間太陽能電站的在軌組裝 189
7.7 空間太陽能電站經(jīng)濟性 193
7.7.1 全周期成本分析流程 193
7.7.2 電站成本分析結(jié)果 194
參考文獻 196
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