Kosmiczny demonstrator energii słonecznej
CaltechPrototyp kosmicznej energii słonecznej, który został wystrzelony na orbitę w styczniu, działa i po raz pierwszy zademonstrował swoją zdolność do bezprzewodowego przesyłania energii w kosmosie i wysyłania wykrywalnej mocy na Ziemię.
Bezprzewodowe przesyłanie energii zostało zademonstrowane przez MAPLE, jedną z trzech kluczowych technologii testowanych przez Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1), pierwszy kosmiczny prototyp w ramach Space Solar Power Project (SSPP) firmy Caltech. SSPP ma na celu zbieranie energii słonecznej w kosmosie i przesyłanie jej na powierzchnię Ziemi. MAPLE, od Microwave Array for Power-Transfer Low-orbit Experiment, i jeden z trzech kluczowych eksperymentów w ramach SSPD-1, składa się z szeregu elastycznych, lekkich mikrofalowych nadajników mocy napędzanych przez niestandardowe chipy elektroniczne, które zostały zbudowane przy użyciu tanich technologii krzemowych. Wykorzystuje szereg nadajników do przesyłania energii w wybrane miejsca. Aby SSPP było wykonalne, macierze przesyłu energii będą musiały być lekkie, aby zminimalizować ilość paliwa potrzebnego do wysłania ich w kosmos, elastyczne, aby można je było złożyć w paczkę, którą można przetransportować rakietą. MAPLE został opracowany przez zespół Caltech kierowany przez Ali Hajimiri, Bren profesora elektrotechniki i inżynierii medycznej oraz współdyrektora SSPP.
Wykorzystując konstruktywną i destrukcyjną interferencję między poszczególnymi nadajnikami, zespół nadajników mocy jest w stanie zmienić skupienie i kierunek emitowanej energii, bez ruchomych części. Układ nadajników wykorzystuje precyzyjne elementy kontroli czasu, aby dynamicznie i selektywnie skupiać moc w żądanym miejscu za pomocą spójnego dodawania fal elektromagnetycznych. Dzięki temu większość energii może zostać przesłana w wybrane miejsce i nigdzie indziej.
MAPLE ma dwie oddzielne matryce odbiorników umieszczone około stopy od nadajnika, które odbierają energię, przetwarzają ją na prąd stały (DC) i wykorzystują ją do zapalenia pary diod LED, aby zademonstrować pełną sekwencję bezprzewodowej transmisji energii w odległość w kosmosie. MAPLE przetestował to w kosmosie, zapalając każdą diodę LED z osobna i przesuwając się między nimi. Eksperyment nie jest uszczelniony, więc podlega surowym warunkom kosmicznym, w tym dużym wahaniom temperatury i promieniowaniu słonecznemu, z którymi pewnego dnia będą musiały mierzyć się duże jednostki SSPP.
Poza demonstracją, że nadajniki mocy mogą przetrwać start (który miał miejsce 3 stycznia) i lot kosmiczny i nadal działać, eksperyment dostarczył inżynierom SSPP przydatnych informacji zwrotnych. Anteny do transmisji mocy są zgrupowane w grupach po 16, z których każda jest napędzana przez jeden całkowicie niestandardowy elastyczny układ scalony, a zespół Hajimiri ocenia teraz wydajność poszczególnych elementów systemu, oceniając wzorce interferencji mniejszych grup i mierząc różnice między różnymi kombinacje. Żmudny proces, którego pełne ukończenie może zająć do sześciu miesięcy, pozwoli zespołowi uporządkować nieprawidłowości i prześledzić je z powrotem do poszczególnych jednostek, zapewniając wgląd w następną generację systemu.
Kosmiczna energia słoneczna zapewnia sposób na wykorzystanie praktycznie nieograniczonych zasobów energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej, gdzie energia jest stale dostępna bez podlegania cyklom dnia i nocy, pór roku i zachmurzenia — potencjalnie dając osiem razy więcej energii niż panele słoneczne w dowolnym miejscu na powierzchni Ziemi. Kiedy projekt zostanie w pełni zrealizowany, SSPP rozmieści konstelację modułowych statków kosmicznych, które zbierają światło słoneczne, przekształcają je w energię elektryczną, a następnie przekształcają w mikrofale, które będą przesyłane bezprzewodowo na duże odległości tam, gdzie jest to potrzebne – w tym do miejsc, które obecnie nie mają dostępu do niezawodnej energii.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Źródło: Caltech
