Solar furnace

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基本参数

• 有效面积 > 50*50m,
• 反射率 > 90%？
• bootstrap反射面与框架总重 ~20吨
• 施工与自适应光学交换动量脚手架结构

反射面构成

• 框架绷镀铝薄膜
  • 气球镀铝薄膜，球面，控制焦点，梯度材料改进球差，姿态
  • 可蒸发衬底焦点需在球外，Echo II工艺，search in NASA
• 合金轧板抛光镀铝
  • 背面磨砂黑化提高散热能力避免铝镀层蒸发

反射面成形

• 指标要求
  • 按焦距与光斑精度要求计，线度误差约0.5%
• 地面携带init框架
• 在轨bootstrap结构
  • 合金轧板
  • 钣金结构强度与自重
    • 10Ton@1mm thickness, 1000m sq,
  • 型材折弯

在轨姿态

• 与磁盾相互作用保持两轴
  • 空间多组磁控载荷互相拉力，磁拉格朗日点
  • 磁力矩器与钢结构导磁 #4
• 在轨推力？
• non-keplerian satellite? by @emptymalei

自适应光学

• 磁执行器脚手架自适应光学
• Lidar to feedback
  • 镜面监测 #15
  • 主要方向
    • 全闭环反馈，实时监控焦点（或可控旁瓣/配合目标成像情况
    • 局部闭环反馈，监控关键节点推算焦点特性
  • 激光扫描光源放置在另一焦点？
    • 每一组焦点镜面需要单独的光源
  • 通过测量星空星点位置在反射面的反光确定反射面姿态
    • 对镜面质量敏感
  • 机器视觉3D扫描监控反射单元
• 焦点特性
  • 振动，自适应光学引起的结构振颤
  • 电磁阻尼？
  • 热变形

焦点熔融能力

• 焦点面积
• 功率密度

姿态约束

• 面对太阳
  • 公转迁徙
• 避开阴影
• 焦点集中在自转轴极点
  • 可利用缓慢进动/其他自转减速机制
  • 季节效应

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Steady-state，普通碳钢 圆柱体直径10m周围和底面冷却， 加热面直径1m， 300kw/m2 by @astroprop

主要改进：

• 冷端温度
• 瞬态仿真
• 按球面展开解析为一维问题，除热流边界错误

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Comment by derekoutis Monday Oct 29, 2018 at 18:56 GMT

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进一步仿真条件：

• 普通碳钢
  • 及不锈钢
  • 不同比例的铁镍合金导热率物性影响
• 圆柱体直径10m周围和底面冷却
  • 包括整个圆柱侧面和底面
  • 冷端环境温度100K
  • 无对流，辐射换热
• 加热面直径1m， 300kw/m2
• 现在这个仿真是不含时的，分别仿真：
  • 半个小时
  • 两个小时
  • 中心1700K区域超过0.5m深 的结果

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Comment by derekoutis Monday Oct 29, 2018 at 18:56 GMT

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反射面方案

• reverse umbrella
• Concentrating Solar Power, CSP SunShot, DoE
• L’Garde

反射面成型

反射面处理

• 抛光
  • 机械
  • 离子/蒸镀
• 镀铝
  • 镀铝钢板 | 真空蒸镀附着力
  • 热轧制镜面铝

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Comment by derekoutis Monday Oct 29, 2018 at 18:57 GMT

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• 设计面积：50*50m

• 焦距：150m

• 钢带尺寸：1*25m，距长边18cm两侧折U型槽

  • 6 in 1 unit, 18 units, 108 pieces in total.

• 阵列内圈周长：108m，直径：34.4m

• 阵列外圈周长小于：265.2m，直径小于：84.4m

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• full area: 50*50m
• focus on 150m away

1*25m, 6 in 1 unit, 18 units, 108 pieces in total. inner circle: 108m, 34.4m in diameter outer circle: < 265.2m, < 84.4m in diameter

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Comment by derekoutis Monday Oct 29, 2018 at 18:57 GMT

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同步轨道作业面

@Tariel proposal了个很重要的新方案，可以用同步轨道可能比极地悬停方便些，虽然镜面有效截面面积可能打一点折，并且有晨昏影响。然后同步轨道调姿还是用磁场发生器节省推进剂

刚跟 @NirVa 讨论了一堆细节，最后要点就是两个

1. 微重力条件下的工程技术里涉及两相流、相变或者两种流体（无论同不同相）分离的情况，地面上的办法不一定能用（或者说大部分不能用）
2. 小行星表面放分布式地磁发生器，镜面用磁力矩器姿控加运行在同步轨道，可能是比较合适的姿控方式
   • 同步轨道需同步自转
   • 同时跟踪太阳朝向
3. 结构振颤问题，潜在解决方法：
   • 背面焊接桁架
   • 加应力提高基态频率

对于指数扩张1000倍的阵列规模，总面积超过2500 000m sq，约1600m的square，几乎覆盖小行星表面积

估算

• 2h/round
• 0.25g/kg

=> 360m in height from the axis for GEO