维吉尼亚大学设计太阳能气球,期望在火星升空

现代人所生活的地方离不开电力与能源，在外太空亦然，于是美国国家航空暨太空总署(NASA)举办“BIG概念”挑战赛，希望在人类抵达火星之前，可以在火星上利用太阳能发电，并至少可以拥有40KW的发电量，且可以运用火箭运送。NASA期望该太阳能设备具有可快速部署与拆解功能，能在火星的任一地点设备，并克服日照角度、季节、不同着陆地点的光通量以及沙尘暴。也要考虑到如何防止光伏表面累积灰尘与装载后的除尘的方式，NASA希望这些太阳能发想未来可为宇航员员供电。

目前仍有太阳能车在火星中，为可移动的探测器，但其太阳能板由于累积过多灰尘，导致光电转换效率降低，NASA认为灰尘是维运的挑战之一。

维吉尼亚大学电机工程Mool Gupta教授及其团队是5名决赛选手之一，利用两个直径50m、约5~6层楼高的大型二氧化碳充气气球，并在气球表面设备可挠式(flexible)太阳能板，增加光吸收量之余，也可以减少粉尘的累积。

研究人员表示，除了要能设备太阳能板之外，也得注意装载体积与重量，必须要想出一些重量轻，又可以卷起来方便携带的事物。而新一代的太阳能电池轻便又灵活，可像一张纸卷起来，并放在火箭内。

由于火星距离太阳较远，日照量是地球的一半，但火星大气比较稀薄，大部分光线可直接射入太阳能电池板。研究人员表示，NASA需要40KW的电力，但该太阳能设备的发电量预估可高达145KW。

维吉尼亚大学Charles L.Brown电机与电脑工程部门的Nikolaos Sidiropoulos教授指出，这是一项开箱即用的设计，能最大限度地收集能量，灰尘不会积在设备上。

该项比赛在今年8月开始，维吉尼亚大学、威尔猛军校、普林斯顿大学、美国德州农工大学、科罗拉多大学波德分校一同角逐最终名额，各个团队将会把概念集结成15页的档案，并附上原始的工程和分析，最终计划将会在明年3月选定。

其中威尔猛军校设计一项充气太阳能阵列，运用火星中的二氧化碳填充管道，可设备8个大型矩形太阳能电池板。普林斯顿大学则是运用摺纸灵感，巨型的单片阵列可摺叠并收纳。

美国德州农工大学的设计包括4支直径18m的太阳能伞，并拥有可伸缩的伞柄。而科罗拉多大学波德分校提出可摺叠的太阳能光伏，利用可挠式的吊臂支撑四个圆形太阳能阵列。

NASA技术任务委员会中的电力和能源储存技术专家Lee Mason表示，这些提案让我们对于太阳能部署与封装有新的发想。