文献综述
摘要：
从上世纪60年代大规模开展月球探测活动开始，人类的航天科技和空间探测能力得到了非常巨大的发展，进入21世纪之后，由于月球是距离地球最近的天然星体，具有非常大的科学意义和开发价值，各主要航天大国又重新将注意力转向了月球，提出了多个月球探测计划[1]。未来的月球探测可以为研究地球、地-月系和太阳系的起源与演化提供重要数据,同时月球也是人类向外层空间发展的理想基地和前哨站[2]。在这样的背景下如何为人类月球基地提供可靠的持续的能源就成了未来月球探测所必须解决的问题。基于月壤蓄热的太阳能斯特林发电技术是一种新型的月球资源原位利用技术，在白天通过线形菲涅尔反射镜场将热量聚集于聚光器加热月壤以储存，晚上月壤释放热量通过斯特林发电机转换成电能，为解决月球探测的能源供给、特别是漫长月夜深低温环境下的电能供给提供了全新的思路。
1.研究背景和科学意义：
能源技术是现在以及未来月球探测的关键技术，任何一项月球探测活动都离不开充足、连续、可靠的能源供给。未来月球探测能源技术包括能源产生、能源贮存、能源分配与能源传输四大领域关键技术。因此需要重点突破能源技术以保障较大范围内月球基地及其终端工作设备的长期电力供应[3]。
人类要利用太阳所发出的辐射能来进行一系列能量形式的转化满足月球探测活动的能源需求，就必须现对太阳的辐照度进行研究。太阳辐射是月球表层月壤的外部热源,控制着月表温度的昼夜变化,是研究月表温度分布的关键因素。太阳辐射强度通常用辐照度表征，大部分学者将月表太阳辐照度视为常量,不考虑它随时间的变化。此外,太阳辐射入射角也只简单地认为它按照某种余弦规律变化。王世杰等[4]根据月表有效太阳辐照度与太阳常数、太阳辐射入射角以及日月距离之间的关系,建立月表有效太阳辐照度的实时模型, 相对前人提出的模型在精度上有了很大程度的提高,能较为真实地反映月表有效太阳辐照度随时间的变化规律。为了获得尽可能大的能流密度，提高月壤蓄热器的效率，如何有效地将太阳辐射利用起来的问题就显得尤为重要。
菲涅尔透镜就是太阳能聚光器中得到广泛应用的一种透射式聚光器[5]。线性菲涅尔反射式集热器是线性聚焦集热器的一种，线性菲涅尔反射器具有场地利用率高、控制系统简单等优点。在基于月壤蓄热的太阳能斯特林发电系统中，太阳能聚光器的聚光效率不仅会影响整个聚光器的发射质量，还影响到蓄热器的性能，而反射镜一定程度上决定了聚光器的效率。线性菲涅尔反射镜是由多片反射镜组合而成，高效的聚光器设计可极大减少材料使用，对于提高基于月壤蓄热发电系统的发射质量优势具有关键意义。
但是菲涅尔反射集热器的一个技术难题是相邻镜面存在阴影和遮挡问题，导致系统光学效率较槽式偏低，虽然可以通过增加接收器高度和相邻镜面间距来减小阴影和遮挡，但会造成场地利用率低和末端损失增大等问题[6]，目前的优化方案有将复合抛物面聚光器(CPC)作为二级反射器，接收管采用热性能最好的直通式金属一玻璃套管，可以将将光线二次聚集到热接收器上[7]。
复合抛物聚光器(CPC)，是一种新型的太阳能集热装置，是一种非成像低聚焦度的聚光器，根据边缘光线原理设计，可将给定接收角范围内的入射光线按照理想的聚光比收集到接收器上[8]。
