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能 源 地 平 线 : 空 军 的 能 源 科 技 愿 景飞 艇 , 这 种 航 空 器 混 合 利 用 气 囊 内 气 体 ( 通常 是 氦 气 ) 的 浮 力 和 飞 艇 巨 大 表 面 积 周 围 空气 流 所 产 生 的 气 动 升 力 。 各 种 困 难 的 操 控 问题 仍 有 待 解 决 , 例 如 地 面 运 输 、 避 让 恶 劣 天 气 、浮 力 控 制 和 基 础 设 施 。 但 是 预 计 每 磅 货 物 的运 输 成 本 将 大 大 低 于 传 统 空 运 。 高 空 飞 艇 还可 用 于 情 报 、 监 视 和 侦 察 (ISR) 任 务 。 在 远期 , 分 离 式 系 统 —— 可 根 据 任 务 要 求 分 解 和重 组 的 系 统 —— 有 望 提 供 更 有 效 的 ISR、 机动 保 障 和 集 群 攻 击 能 力 。航 天 能 源航 天 装 备 和 航 空 装 备 不 同 , 它 不 使 用 传统 的 航 空 燃 料 实 施 机 动 保 障 ( 空 运 和 空 中 加油 )。 把 航 天 器 送 入 运 行 轨 道 之 后 , 除 了 极 少的 机 上 消 耗 品 ( 例 如 卫 星 机 动 所 需 的 推 进 动力 ) 之 外 , 其 能 源 消 耗 主 要 和 地 面 控 制 及 数据 处 理 设 施 的 运 作 相 关 ( 每 年 超 过 1 亿 美元 )。 在 空 军 太 空 司 令 部 执 行 各 种 任 务 的 能 源消 耗 中 , 地 面 设 施 占 97.2%, 地 面 车 辆 运 输占 1.8%, 火 箭 发 射 占 约 1%。 相 较 而 言 , 商业 航 天 界 的 一 些 太 空 运 行 系 统 设 施 规 模 小 ,人 员 少 , 有 些 系 统 甚 至 做 到 自 主 运 行 。 地 面雷 达 、 冷 暖 通 风 空 调 系 统 等 也 有 改 进 余 地 ,可 为 降 低 能 源 成 本 提 供 机 会 。 此 外 , 在 和 航天 系 统 运 行 相 关 的 能 量 生 成 、 储 存 和 输 送 方面 , 也 有 数 种 技 术 正 在 研 制 之 中 , 前 景 看 好 ( 表2)。能 量 产 生表 2 的 第 一 部 分 列 出 太 空 的 能 源 生 成 方式 , 重 点 是 高 效 率 和 大 功 率 光 电 能 源 、 阳 光催 化 石 油 技 术 , 以 及 核 能 。 目 前 的 太 阳 能 效率 范 围 从 柔 性 非 晶 体 硅 的 10%, 到 反 转 变 形太 阳 能 电 池 板 的 34%, 直 到 远 期 展 望 中 量 子点 和 稀 释 氮 化 物 的 ( 在 理 论 上 ) 高 达 70%。这 些 科 研 努 力 的 重 要 意 义 在 于 : 太 阳 能 电 池生 成 能 量 的 效 率 每 提 高 1%, 就 能 转 化 为 系 统能 量 提 高 ( 或 质 量 减 少 )3.5%。 极 大 型 可 部署 太 阳 能 电 池 板 的 代 表 产 品 , 就 是 美 国 空 军表 2 : 航 天 能 源 科 技 展 望 (L = 保 持 领 先 ;F = 保 持 跟 进 ;W = 保 持 关 注 )近 期 (2011-15 年 ) 中 期 (2016-20 年 ) 远 期 (2021-25 年 )航 天 操 作 推 进 和 动 力 能 量 储 存 能 量 产 生30-35% 高 效 光 伏 电 池 (L) 40% 改 进 的 光 伏 电 池 (L) 70% 高 效 光 伏 电 池 ( 例 如 量 子 点 ) (L)大 功 率 太 阳 能 电 池 板 / 一 体 化 盖 毯 式阳 光 催 化 石 油 (F)互 联 系 统 (L)用 于 轨 道 系 统 的 天 基 核 电 站 ( F) 和 用 于 地 面 站 的 小 模 块 核 电 站 (F)飞 轮 用 于 太 空 系 统 (L)纳 米 材 料 用 于 大 功 率 高 密 度 储 能 (F)家 用 锂 离 子 电 池 的 太 空 应 用 (F)设 施 规 模 的 能 量 储 存 (F)高 效 微 处 理 器 (F) 光 子 计 算 技 术 在 太 空 的 应 用 (F) 量 子 计 算 (F)高 效 轨 道 推 力 器 (L) 高 效 霍 尔 和 电 动 推 力 器 (L) 电 磁 推 进 器 (L)节 能 数 据 中 心 和 地 面 站 (F), 云 计算 (F)在 轨 卫 星 加 注 燃 料 (L)地 球 基 地 换 用 高 效 太 阳 能 (F)由 本 机 光 伏 电 池 或 光 束 能 系 统 驱 动的 电 动 推 力 器 (L)地 面 操 作 做 到 自 主 “ 断 电 ” (F)采 纳 商 业 上 的 先 进 做 法 (F) 开 发 更 大 的 卫 星 自 主 能 力 (L) 先 进 机 载 自 主 能 力 (F)对 航 天 功 能 实 行 跨 领 域 研 究 (L) 分 离 式 、 太 空 对 太 空 波 射 动 力 卫 星组 网 (L)改 进 高 效 运 载 火 箭 技 术 (F) 探 索 助 推 系 统 重 复 使 用 概 念 (F)革 命 性 的 小 / 中 型 发 射 , 包 括 小 卫 星空 中 发 射 能 力 (L)63