Question

“奮進號”航天飛機進行過一次太空飛行，其主要任務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，將太陽能轉化為電能的轉化率為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動約有一半時間在地球的陰影內，所以在它能發電的時間內將把所發電的一部分儲存在蓄電池內．由以上數據，估算這個太陽能電池板能對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，可認為是近地衛星，h遠小于R₀，因此它離太陽的距離可認為基本不變，就是地日距離R₀，太陽的輻射功率應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，從而求出電池板發電時的電功率，每天只有一半時間可以發電，所以平均功率只是發電時電功率的一半．

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，可認為是近地衛星，h遠小于R₀，
因此它離太陽的距離可認為基本不變，就是地日距離R₀ 
太陽的輻射功率應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
電池板發電時的電功率為P=I₀Ldη=2.6×10⁵W            
由于每天只有一半時間可以發電，所以平均功率只是發電時電功率的一半即130kW．
答：這個太陽能電池板能對國際空間站提供的平均功率是130kW．

點評：解答本題要建立好物理模型，注意每天只有一半時間可以發電，所以平均功率只是發電時電功率的一半，難度適中．