Zespół Caltech świętuje pierwszą na świecie bezprzewodową transmisję energii w przestrzeni kosmicznej i pierwszy raz, kiedy wykrywalne poziomy mocy zostały przesłane na Ziemię.
Energia z roślin, powietrza i… kosmosu
W dobie gwałtownie postępującego zapotrzebowania na energię, obok trwających badań nad reaktorami fuzyjnymi, inżynierowie pracują również nad bardziej niekonwencjonalnymi źródłami energii. Odkryliśmy już sposób na wykorzystanie fotosyntezy i bakterii produkujących ładunek z powietrza. Teraz naukowcy z Caltech pierwszy udany transfer bezprzewodowy energii zebranej w atmosferze ze słońca na Ziemię, nad którym badania rozpoczęły się wiele miesięcy temu.
Orbitalna konfiguracja słoneczna ma potencjał zbierać światło 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu w idealnych warunkach niezakłóconych atmosferą. Teoretycznie potencjał słoneczny w kosmosie jest osiem razy lepszy na metr kwadratowy niż panelu słonecznego na Ziemi. W tym celu zespół dopracowuje ultralekką, samorozkładającą się modułową macierz. Projekt idzie pełną parą, napędzany darowiznami m.in. od Irvine Company, i nareszcie poznaliśmy wyniki pierwszej fazy testów.
Pierwszy krok do bezprzewodowej energii udany
50-kilogramowy Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1) został załadowany na statek kosmiczny Momentus Vigoride i wysłany na niską orbitę przez rakietę SpaceX 3 stycznia tego roku. Został zaprojektowany do testowania trzech systemów: modułu DOLCE do testowania mechanizmów projektowania i wdrażania lekkich, składanych konstrukcji; modułu ALBA do testowania różnych projektów ogniw słonecznych, aby zobaczyć, które będą najbardziej efektywne w kosmosie oraz modułu MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) do weryfikacji technologii bezprzewodowej transmisji. Docelowo system pobierałby energię słoneczną i wysyłał ją z powrotem na Ziemię, celując dokładnie w stacje odbiorcze na powierzchni bez żadnych ruchomych części w nadajniku.
Część tej sekwencji testowej MAPLE obejmowała demonstrację wiązki mocy krótkiego zasięgu, w której układ nadajników wysyłał moc do dwóch różnych układów odbiorników, oddalonych o około 30 cm. Była to okazja do sprawdzenia opracowanej przez zespół technologii kierowania wiązką – która wykorzystuje jedynie manipulację fazą oraz konstruktywną/niszczącą interferencję między falami w celu precyzyjnego kierowania wiązek – w surowych temperaturach i środowisku promieniowania kosmicznego. Test zakończył się sukcesem – zespołowi udało się zapalić diody LED na odbiornikach.
O ile nam wiadomo, nikt nigdy nie zademonstrował bezprzewodowego transferu energii w kosmosie, nawet przy użyciu drogich, sztywnych struktur. Robimy to za pomocą elastycznych, lekkich konstrukcji i własnych układów scalonych.
Ali Hajimiri, profesor inżynierii elektrycznej i medycznej Bren oraz współdyrektor zespołu SSPP
Sukcesem zakończył się również przesył energii na Ziemię – wiązka mocy została wykryta na stacji naziemnej w oczekiwanym czasie i częstotliwości oraz z prawidłowym przesunięciem częstotliwości przewidzianym na podstawie przebytej odległości.
Nie była to użyteczna moc, ale potwierdza zdolność zespołu do precyzyjnego kierowania wiązki mocy na duże odległości i potwierdza, że sprzęt może przetrwać podróż na orbitę.
