"乘风而行" - 平流层气球如何在天空中航行

"乘风而行"-平流层气球如何在天空中航行LTA-HAPS通常是太阳能驱动的无人气球，使用氢气或氦气等气体--因此，它依靠比空气轻来维持浮力。但是，它们受制于风的影响。LTA-HAPS保持其位置的方式依赖于自然发生的现象和人工智能之间的复杂互动。HAPS结合了飞机的灵活性和卫星的持久性。出于这个原因，它们可用于高空通信，如电话和互联网服务或电台广播，也可用于地球观测和军事情报收集、侦察和监视（IRS）。为了从平流层向世界上难以到达的地方提供互联网连接，Alphabet公司的子公司Loon花了九年时间与Google大脑合作开发了能实现这一目标的LTA-HAPS技术。依靠太阳能、无螺旋桨、无人驾驶的气球来提供这些类型的服务有明显的挑战；主要的挑战是天气，这一点无法控制。气球需要能够长期承受大风和巨大的温度波动，同时提供与地面的持续连接。仅仅依靠天气预报可能是危险的，因为它们往往是错误的。此外，气球没有一个无限的机载能源。它依靠太阳为导航和通信提供能量，因此，如果气球被吹偏了，让它自己纠正，是对宝贵能量的浪费。研究科学家马洛斯-马查多是开发该技术的团队的一员，以确保气球以最大的效率完成它所设计的工作。"我们希望气球处于一个特定的位置，"马查多说。"不过，有一个问题。这些气球的问题是，它们没有推进器。它们[可以]在平流层中导航的唯一方法是乘风而行。"马查多所说的"乘风而行"，是指气球利用风的强度、高度和方向来保持所需的位置--称为驻留--或前往一个新的位置。这些气球是巨大的，最小也有一个网球场那么大。在平流层中，风以不同的高度和速度吹向不同的方向，在控制自己的运动方面，气球被限制在两个方向：向上和向下。"我们的概念是，你在气球内有一些比空气轻的气体，也就是说，如果你只是让气球自己离开，气球[将]上升，"马查多说。"如果你想让气球下沉--下沉--你所要做的就是把空气打入气球。它有一个固定的体积，这意味着在相同的体积下它更重。"将比空气轻的气体引入气球内的一个囊中，使其上升到将其移动到正确位置所需的风流中。如果气球需要下降，以便它可以被风带到不同的方向，环境空气被泵入一个固定的"信封"，该"信封"位于气球的底座内，以提供压载物，或者在LTA囊上打开一个阀门，排出一些气体，使气球变得更重。为了在一定程度上控制这种有限的可操作性，研究人员开发了一个强化学习人工智能，以奖励气球的行为。一个模拟器将天气预报与观察到的天气数据和高斯过程相结合，以提供最佳的风向预测。如果气球的反应"正确"，它就会得到奖励。然而，大自然是奇妙的，偶尔，风会赢。"有时你什么也做不了，"马查多说。"如果风向对你不利，你除了等待好的风向出现之外，什么也做不了。"最终，这项研究取得了成功。2017年，在秘鲁发生洪水和波多黎各发生重大飓风后，该团队利用气球为数十万人提供紧急连接。不幸的是，多年的开发被证明是一项昂贵的工作，2021年，Loon在公司被关闭后停止了他们的LTA-HAPS工作。其他公司已经接过了这个衣钵，继续开发他们自己的LTA-HAPS，用于应急通信、灾难恢复、提供私人无线网络和扩展海上覆盖。马查多及其同事的研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347557.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347557.htm

台气象局长：监视气球飘得慢因平流层暖变

台气象局长：监视气球飘得慢因平流层暖变对于出现在美国上空的中国大陆监视气球为何飘得慢的问题，台湾气象局长郑明典说，这是由于“平流层暖变”所造成。郑明典星期天（2月5日）在脸书发帖说，正常情况下，中纬度高空的西风很强，气球可能在两天内就飘离美国本土，这几天刚好遇上“平流层暖变”，高空西风带位置明显偏移，美国上空变成一个弱风带，要一直到美国东北，快要出海前才会遇到强风。郑明典说，出海后风向转变，风速更强，若不处理，气球很快就会飘到欧洲上空。一个中国监视气球1月28日首次进入美国领空，然后在1月30日进入加拿大领空，随后在1月31日再次进入美国领空。美国官员直到2月2日才公开披露事件。一架美国战斗机星期六（2月4日）已在南卡罗来纳州海岸将这个气球击落。

AALTO试图通过太阳能无人机实现高速互联网接入的普及

AALTO试图通过太阳能无人机实现高速互联网接入的普及"尽管Loon取得了非凡的技术进步，"X在前项目的页面上略带忧伤地解释道，"但事实证明，通往商业可行性的道路比希望的要漫长得多，风险也更大，因此在2021年，Loon的旅程走到了尽头。"该项目利用气象气球向撒哈拉以南非洲等缺乏基础设施的地区提供高速互联网。Loon引起了人们的浓厚兴趣，并在2017年波多黎各飓风等自然灾害发生后得到了应用。Loon的一些基本技术在Alphabet的其他项目中得以延续。同时，它的精神也由空中客车公司通过AALTO继承。不过，Loon依靠的是气球，而新项目使用的是Zephyr太阳能无人机。AALTO首席执行官萨默-哈拉维（SamerHalawi）上周在世界移动通信大会（MobileWorldCongress）上接受采访时说："[Loon]一开始获得了非常好的客户参与度，很快就有人注册了这项服务。不过，气球会四处移动。为了克服这个问题，他们使用了多个气球，并从一个气球向另一个气球传递信号。为了覆盖同样的区域，他们最终不得不使用八倍数量的气球。"AALTO依靠的是固定翼无人机，这种无人机的移动至少比气象气球更可预测。空中客车公司于2022年从英国国防和航天部下属的QinetiQ公司获得了固定翼无人机的技术。Zephyrs从环形跑道上起飞，无人机到达平流层的高度超过6万英尺。这使它们远离商用飞机，也远离可能阻碍太阳能覆盖的天气现象。事实证明，对这一空域的监管程度也远不及其下方的空域。根据AALTO的数据，每架无人机可覆盖7500平方公里的地面，相当于250个通信基站。一旦升空，该系统仅靠太阳能就能运行数月。每隔六个月左右系统就会降落更换一次电池，因为这些电池的使用期限仍然有限。AALTO的上市计划包括与运营商和政府机构达成交易。与之前的Loon公司一样，该公司也在探索在自然灾害发生后为停机的基站进行临时部署。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422879.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422879.htm

联合国一专家小组欲牵头研究太阳能地球工程以应对气候变化

联合国一专家小组欲牵头研究太阳能地球工程以应对气候变化太阳辐射改造（SRM），或更广泛的太阳地球工程，是一种理论上可以将太阳光反射到外太空从而冷却地球大气层的技术。根据联合国新近发表的一份报告，SRM仍然是一个"推测性的技术组"，然而，应该对其进行更严格的研究，因为我们已经没有时间进行任何有意义的努力来遏制全球变暖了。该报告由联合国环境规划署（UNEP）内部的一个专家小组编写，正在推动对SRM技术和解决方案的科学研究状况进行快速审查。专家们说，气候行动是滞后的，但在考虑"潜在部署"之前，太阳能地球工程仍然需要更多的研究。SRM可以在很短的时间内将全球平均温度打下来，但它也为我们星球的未来带来一些风险。专家们警告说，毕竟我们只有一个大气层，所以我们不能因为急于降低一个日益炎热、荒凉和不可预测的星球的温度而冒着发生全球灾难的危险。关于将太阳辐射反射回太空的潜在影响的猜测是基于对大型火山喷发传播到高层大气的气溶胶颗粒的观察。科学家们知道，"故意将大量的反射粒子注入平流层会迅速冷却地球，"联合国报告说。报告指出，如果全球变暖产生不可容忍的结果，如大范围的饥荒、大规模的移民、大规模的死亡或基础设施的破坏，基于SRM技术的"有计划的"应急反应可以在几年内缓解全球变暖恶化的一些更严重的影响。但是，SRM可能是非常危险的，并带来许多道德问题，因为它是一个相对低成本的解决方案--估计每年每降温1摄氏度就有200亿美元的开支--许多国家和潜在的"流氓"组织都可以做到。例如，二氧化硫是通常被提议作为气溶胶的物质之一，但它可能导致酸雨并消耗南极上空最近恢复的臭氧层。此外，酸雨也会影响那些不同意SRM方案的国家，所以在联合国内进行讨论是使全球对此事达成共识的唯一可行的方法。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347195.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347195.htm

韩国科学家解决金属氧化物层降解问题 实现21.68%的透明太阳能电池效率

韩国科学家解决金属氧化物层降解问题实现21.68%的透明太阳能电池效率韩国能源研究所（KoreaInstituteofEnergyResearch）大大推进了半透明过氧化物太阳能电池技术的发展，实现了21.68%的世界领先效率，并显示出卓越的耐久性。这一突破旨在提高太阳能电池在窗口和串联配置中的应用，应对到2050年实现碳中和的关键挑战。通过创新研究，该团队提高了这些电池的稳定性和效率，为太阳能领域做出了重大贡献。资料来源：韩国能源研究院这种半透明太阳能电池的效率达到破纪录的21.68%，是世界上使用透明电极的过氧化物太阳能电池中效率最高的。此外，它们还表现出了卓越的耐久性，在运行240小时后仍能保持99%以上的初始效率。为了到2050年实现碳中和，关键在于实现下一代太阳能电池技术的"超高效率"和"应用领域多样化"，克服安装空间和国土面积的限制。这就需要高效和多功能的技术，如串联太阳能电池和窗用太阳能电池。这两种技术都需要高效、稳定的半透明过氧化物太阳能电池。为了制造半透明的过氧化物太阳能电池，有必要将传统不透明太阳能电池的金属电极换成允许光线通过的透明电极。在此过程中，会产生高能粒子，导致空穴传输层性能下降。左起为透辉石太阳能电池、半透明透辉石太阳能电池、透辉石-硅串联太阳能电池。资料来源：韩国能源研究院为了避免这种情况，通常会在空穴传输层和透明电极层之间沉积一层金属氧化物作为缓冲。然而，与在相同条件下生产的不透明太阳能电池相比，半透明器件的电荷传输性能和稳定性都有所下降，其确切原因和解决方案尚未明确。研究人员利用电光分析和原子级计算科学，找出了在制造半透明过氧化物太阳能电池过程中电荷传输性能和稳定性降低的原因。他们发现，为提高空穴传输层导电性而加入的锂离子（Li）会扩散到作为缓冲层的金属氧化物层中，最终改变金属氧化物缓冲层的电子结构，使其特性降低。此外，除了找出原因之外，研究人员还通过优化空穴传输层的氧化时间来解决问题。他们发现，通过优化氧化，将锂离子转化为稳定的氧化锂（LixOy），可以减轻锂离子的扩散现象，从而提高器件的稳定性。这一发现揭示了以前被认为是简单反应副产品的氧化锂在提高效率和稳定性方面可以发挥关键作用。安世镇、安承奎、严康勋（左起）和纳克维-赛义德-迪达尔-海德尔（NaqviSyedDildarHaider）在圆圈内。图片来源：韩国能源研究院所开发的工艺制成的半透明过氧化物太阳能电池效率高达21.68%，是所有透明电极过氧化物太阳能电池中效率最高的。此外，这项研究还证明，在黑暗储存条件下400小时和在连续照明运行条件下240多小时，其初始效率仍能保持在99%以上，令人印象深刻，展示了其出色的效率和稳定性。研究团队进一步将开发的太阳能电池用作串联太阳能电池的顶层电池，创造了国内首个双面串联太阳能电池，既可利用从背面反射的光，也可利用从正面入射的光。通过与JusungEngineeringCo.,Ltd.和德国Jülich研究中心合作，双面串联太阳能电池在后方反射光为标准太阳光20%的条件下，实现了较高的双面等效效率，四端子为31.5%，双端子为26.4%。这项研究的负责人、光伏研究部的AhnSeJin博士表示："这项研究通过考察有机化合物和金属氧化物缓冲层界面上发生的降解过程，在该领域取得了重大进展，而这种降解过程是半透明过氧化物太阳能电池所独有的，我们的解决方案很容易实现，这表明我们开发的技术在未来的应用中具有巨大潜力"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420785.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1420785.htm

日本进行新实验 有望用于输送太空太阳能到地球

日本进行新实验有望用于输送太空太阳能到地球《日经新闻》报道，日本的一个公私合营企业将尝试最早于2025年从太空传输太阳能。该项目由京都大学教授筱原直树领导，他自2009年以来一直致力于天基太阳能的研究，将尝试在轨道上部署一系列小型卫星。然后，这些卫星将尝试把阵列收集的太阳能传送到数百英里外的地面接收站。使用轨道太阳能电池板和微波向地球发送能量的建议最早出现在1968年。从那时起，一些国家，包括中国和美国，已经花费时间和金钱来追求这个想法。这项技术很有吸引力，因为轨道太阳能阵列代表着潜在的无限可再生能源供应。在太空中，无论什么时候，太阳能电池板都可以收集能量，而且通过使用微波来传输它们产生的能量，云层也不是一个问题。然而，即使日本成功地部署了一套轨道太阳能电池阵列，这项技术仍将更接近于科幻小说而不是事实。这是因为生产一个能产生1千兆瓦电力的阵列--或大约是一个核反应堆的输出--将花费约70亿美元，以目前可用的技术。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362525.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362525.htm