
太阳能发电系统虽优,却存在一普遍不足——夜间无法运作。随着夜幕降临,日间发电活动随之告终。系统随即进入休眠状态,直至次日日出前,发电量归零。桑迪亚国家实验室的科研人员约翰·桑达斯基正思索为太阳能发电厂拓展副业。在国家太阳能热测试中心,他正尝试利用定日镜在夜间探测小行星。

定日镜发电时长不足,这成为了日常生活与工程领域的一个实际难题。然而,若能夜间借助太阳能发电厂完成一些有益的工作,岂不妙哉?正是在新墨西哥州阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室,国家太阳热能测试设施启动之际,桑达斯基便着手探寻这一问题的解决方案。
这座设施是美国独此一家的研究型工厂,主体由一座高达61米的混凝土塔构成,塔身两侧布置了218面镜子,这些镜子均装配在定日镜上,能够自动追踪太阳的移动,并将阳光汇聚至塔顶。该工厂的反射面积总计达到37平方米,具备发电能力,可达6兆瓦。

约翰·桑达斯基站在定日镜中间
太阳西沉之际,电力供应便会归零。不过,这些定日镜的功能并不仅限于追踪太阳。它们还能够按照设定追踪其他目标,这表明桑达斯基能够赋予它们更为智能的运用。
在实验室指导研发项目的进程中,桑达斯基选取了一面定日镜,并巧妙地将其运用,使其具备望远镜的功能,用以追踪夜空。同时,他将定日镜反射出的能量导向塔上的光学设备。尽管这部分能量仅达到飞瓦级别,但通过调节定日镜每分钟摆动一次的频率,桑达斯基成功营造了适宜小行星探测的环境。
传统上,观测小行星主要依赖成熟的光学望远镜。这类望远镜能够捕捉到几分钟至几小时之久的延时天空图像,并且能够同步追踪恒星的移动。在这些长时间曝光的图像里,恒星通常以光点的形态显现。然而,若小行星存在,它将以光带的形式呈现,天文学家据此能够判断出小行星的存在、距离、尺寸以及其轨道。

国家太阳能热测试设施
问题在于,天空的辽阔无边,然而望远镜的数量却相对较少,这也是众多小行星得以由业余爱好者发现的原因。鉴于我们如今已认识到小行星既是珍贵矿藏的来源,也可能是地球面临的潜在威胁,天文学家们迫切希望能够拥有更多的探测工具,以增强他们的观测能力。
桑达斯基的技术无法生成可见条纹的图像,而是能以亚毫赫兹的分辨率记录入射光的光电流功率谱。一旦小行星或航天器进入视野,它们将呈现为相对于背景星光的频率偏移,这一现象揭示了运动方向的变化。
其痕迹虽不如照片底片上的印记那般显眼,却足以揭示将闲置的太阳能发电设备作为NASA小行星撞击地球预警系统(ATLAS)经济高效的辅助手段的潜力。ATLAS系统的主要任务是寻找可能构成威胁的小行星。据桑达斯基透露,该技术同样适用于军事领域,有助于国防部门探测在地球与月球之间秘密活动的航天器。不过,要将这一技术提升至实际应用阶段,还需进一步研发。
桑达斯基表示,我们正积极寻求机遇,力求将定日镜从单台拓展至多台,同时努力证实我们有能力协助搜寻近地天体。此外,我们亦希望展示,我们能够将这项技术规模进一步扩大,从而探测到更微小的天体。
该项研究成果在国际光学与光子学学会的一次会议上发表。
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