太陽能集光鏡夜間新任務:化身小行星偵測雷達
相較於屋頂太陽能板或多數太陽能農場,太陽熱能發電具有一項關鍵優勢:即便日落後仍可持續供電。這種技術利用被稱為「定日鏡」的大型鏡陣列,將陽光聚焦加熱流體至超高溫來驅動渦輪機。最常見的設計是讓鏡陣將光線反射至中央集熱塔,流體在塔內迴圈流動。根據流體與渦輪機的設計特性,這些材料能在天黑後維持足夠溫度,有時甚至整夜持續發電。
儘管如此,太陽熱能發電仍因成本與選址靈活度問題,難以與光伏發電競爭。桑迪亞國家實驗室的John Sandusky博士發現,這些夜間閒置的鏡陣其實蘊藏新價值:「定日鏡場夜間完全閒置。我們可以用極低成本賦予它們監測近地天體的新任務。」他在接受《LabNews》訪問時強調:「若能提前預測小行星撞擊時空點,將大幅提升防災應變能力。」
Sandusky首次測試選用國家太陽熱能測試中心的212面定日鏡之一,透過既有的日光追蹤軟體,讓鏡面以每分鐘約一次的頻率來回掃描,並收集其反射至集熱塔的星光。現有小行星偵測技術主要依靠追蹤天體相對於恆星的移動軌跡,這些移動物體會在連續影像中形成可辨識的光跡。
近年太陽系內天體偵測技術突飛猛進,2017年後已發現三個星際訪客。即將啟用的薇拉·魯賓天文臺更將提升監測能力,但全球即時全天監測仍存在技術缺口。Sandusky解釋創新原理:「白天太陽塔收集百萬瓦級陽光,夜間我們只需捕捉飛瓦級(10^-15瓦)的小行星反射光。」雖然首測未發現小行星,但成功驗證鏡面調控精度與星光反射可行性,相關成果已發表於《非傳統成像與自適應光學》會議論文輯。
這項創意源於二十年前關於定日鏡成像的提問,當時Sandusky認為鏡面光學質量不足,但後來聯想到無線電頻移原理:「現代頻率測量技術已能偵測每秒百萬分之一的週期變化。若能將恆星位置對應至特定頻率,移動天體就會在鄰近頻率出現。」下一步他計劃先追蹤已知天體驗證技術,最終目標是發現未知近地物體。
Sandusky更構想延伸應用,例如偵測地月軌道間的失聯太空器(如202年撞月的那艘)。雖然這項應用可能難以顯著改變太陽熱能的經濟效益,但為閒置裝置創造附加價值總是好事。目前研究團隊正積極徵求光學與小行星研究同儕的反饋,以完善這項跨領域創新技術。