現代人所生活的地方離不開電力與能源，在外太空亦然，於是美國國家航空暨太空總署（NASA）舉辦「BIG 概念」挑戰賽，希望在人類抵達火星之前，可以在火星上利用太陽能發電，並至少可以擁有 40KW 的發電量，且可以運用火箭運送。NASA 期望該太陽能裝置具有可快速部署與拆解功能，能在火星的任一地點裝置，並克服日照角度、季節、不同著陸地點的光通量以及沙塵暴。也要考慮到如何防止光伏表面累積灰塵與裝載後的除塵的方式，NASA 希望這些太陽能發想未來可為太空人員供電。
目前仍有太陽能車在火星中，為可移動的探測器，但其太陽能板由於累積過多灰塵，導致光電轉換效率降低，NASA 認為灰塵是維運的挑戰之一。
維吉尼亞大學電機工程 Mool Gupta 教授及其團隊是 5 名決賽選手之一，利用兩個直徑 50m、約 5~6 層樓高的大型二氧化碳充氣氣球，並在氣球表面裝置可撓式（flexible）太陽能板，增加光吸收量之餘，也可以減少粉塵的累積。
研究人員表示，除了要能裝置太陽能板之外，也得注意裝載體積與重量，必須要想出一些重量輕，又可以捲起來方便攜帶的事物。而新一代的太陽能電池輕便又靈活，可像一張紙捲起來，並放在火箭內。
由於火星距離太陽較遠，日照量是地球的一半，但火星大氣比較稀薄，大部分光線可直接射入太陽能電池板。研究人員表示，NASA 需要 40KW 的電力，但該太陽能裝置的發電量預估可高達 145KW。
維吉尼亞大學 Charles L.Brown 電機與電腦工程部門的 Nikolaos Sidiropoulos 教授指出，這是一項開箱即用的設計，能最大限度地收集能量，灰塵不會積在裝置上。
該項比賽在今年 8 月開始，維吉尼亞大學、威爾猛軍校、普林斯頓大學、美國德州農工大學、科羅拉多大學波德分校一同角逐最終名額，各個團隊將會把概念集結成 15 頁的檔案，並附上原始的工程和分析，最終計畫將會在明年 3 月選定。
其中威爾猛軍校設計一項充氣太陽能陣列，運用火星中的二氧化碳填充管道，可裝置 8 個大型矩形太陽能電池板。普林斯頓大學則是運用摺紙靈感，巨型的單片陣列可摺疊並收納。
美國德州農工大學的設計包括 4 支直徑 18m 的太陽能傘，並擁有可伸縮的傘柄。而科羅拉多大學波德分校提出可摺疊的太陽能光伏，利用可撓式的吊臂支撐四個圓形太陽能陣列。
NASA 技術任務委員會中的電力和能源儲存技術專家 Lee Mason 表示，這些提案讓我們對於太陽能部署與封裝有新的發想。
（本文由 EnergyTrend 授權轉載；首圖來源：維吉尼亞大學）
◎資料來源：科技新報
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