Question

“奮進(jìn)號(hào)”航天飛機(jī)進(jìn)行過一次太空飛行，其主要任務(wù)是給國際空間站安裝太陽能電池板．該太陽能電池板長L=73m，寬d=12m，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率為η=20%，已知太陽的輻射總功率為P₀=3.83×10²⁶W，地日距離為R₀=1.5×10¹¹m，國際空間站離地面的高度為h=370km，它繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)約有一半時(shí)間在地球的陰影內(nèi)，所以在它能發(fā)電的時(shí)間內(nèi)將把所發(fā)電的一部分儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)．由以上數(shù)據(jù)，估算這個(gè)太陽能電池板能對(duì)國際空間站提供的平均功率是多少？

Answer 1

分析：由于國際空間站離地面的高度僅為地球半徑的約二十分之一，可認(rèn)為是近地衛(wèi)星，h遠(yuǎn)小于R₀，因此它離太陽的距離可認(rèn)為基本不變，就是地日距離R₀，太陽的輻射功率應(yīng)視為均勻分布在以太陽為圓心，地日距離為半徑的球面上，算出每平方米接收到的太陽能功率，從而求出電池板發(fā)電時(shí)的電功率，每天只有一半時(shí)間可以發(fā)電，所以平均功率只是發(fā)電時(shí)電功率的一半．

解答：解：由于國際空間站離地面的高度僅為地球半徑的約二十分之一，可認(rèn)為是近地衛(wèi)星，h遠(yuǎn)小于R₀，
因此它離太陽的距離可認(rèn)為基本不變，就是地日距離R₀ 
太陽的輻射功率應(yīng)視為均勻分布在以太陽為圓心，地日距離為半徑的球面上，由此可以
算出每平方米接收到的太陽能功率為I₀=

P0

4π R 2 0

=1.35kW/m²
電池板發(fā)電時(shí)的電功率為P=I₀Ldη=2.6×10⁵W            
由于每天只有一半時(shí)間可以發(fā)電，所以平均功率只是發(fā)電時(shí)電功率的一半即130kW．
答：這個(gè)太陽能電池板能對(duì)國際空間站提供的平均功率是130kW．

點(diǎn)評(píng)：解答本題要建立好物理模型，注意每天只有一半時(shí)間可以發(fā)電，所以平均功率只是發(fā)電時(shí)電功率的一半，難度適中．