Мир

Команда Калифорнийского технологического института празднует первую в мире космическую беспроводную передачу энергии, а также первый случай, когда обнаруживаемые уровни энергии были переданы на Землю. Проект космической солнечной энергетики (SSPP) направлен на высвобождение огромных орбитальных ресурсов чистой энергии.

Космическая солнечная энергия могла бы решить множество проблем с чистой энергетикой Земли; Орбитальная солнечная установка может собирать солнечный свет 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, причем не зависимо от атмосферы и погодных условий. Теоретически солнечный потенциал в космосе в восемь раз лучше на квадратный метр, чем у солнечной панели на Земле.

Таким образом, несколько групп пытаются начать работу, несмотря на некоторые невероятно сложные проблемы. Одним из них является размер полезного массива – как мы указывали незадолго до запуска этого орбитального прототипа, еще в октябре прошлого года. Конечный размер коммерчески значимой космической солнечной батареи может составить около 3,5 квадратных миль (9 квадратных километров) с такими же массивными приемными массивами на Земле для улавливания энергии, передаваемой на поверхность.

Для этого может потребоваться до 39 космических запусков, даже с учетом умной, сверхлегкой, саморазвертывающейся модульной системы, над которой работает команда Калифорнийского технологического института. Он будет включать в себя серию модулей, каждый объемом около кубического метра (~35 кубических футов) при запуске, но способных разворачиваться в огромные плоские квадраты со стороной около 50 метров (164 фута) с солнечными элементами на одной стороне и беспроводным питанием. передатчики с другой.

Конечно, как мы обсуждали, когда писали об этом проекте в прошлом году, космические запуски недешевы, и поэтому экономика также выглядит сложной, поскольку приведенная стоимость энергии (LCoE), по прогнозам, будет составлять от 1 до 2 долларов США за кВтч. почти в шесть раз превышает розничную цену на электроэнергию в США.

Тем не менее, проект идет полным ходом, чему способствуют пожертвования на сумму более 100 миллионов долларов США от председателя Irvine Company Дональда Брена. И теперь объявлены результаты первого этапа испытаний орбитального прототипа.

50-килограммовый (110 фунтов) космический демонстратор солнечной энергии (SSPD-1) был загружен в космический корабль Momentus Vigoride и отправлен на низкую орбиту ракетой SpaceX 3 января этого года. Он был разработан для тестирования трех систем: модуль DOLCE был разработан для тестирования механизмов проектирования и развертывания легких складных конструкций, которые команда SSPP надеется использовать в более крупных массивах. Оно еще не начало разворачиваться. Модуль ALBA находился там, чтобы протестировать ряд различных конструкций солнечных элементов, чтобы определить, какие из них будут наиболее эффективными в космосе, и эти испытания продолжаются.

А модуль MAPLE (Микроволновая решетка для эксперимента по передаче энергии на низкой орбите) был разработан исключительно для ранней проверки технологии беспроводной передачи энергии, которая будет принимать солнечную энергию и отправлять ее обратно на Землю, нацеленную именно на приемные станции на поверхности. без каких-либо движущихся частей на передатчике.

Часть этой серии испытаний MAPLE включала демонстрацию передачи мощности на короткое расстояние, в ходе которой массив передатчиков отправлял энергию на две разные приемные решетки, расположенные всего в футе (~ 30 см) от передатчиков. Это был шанс проверить технологию управления лучом команды, которая не использует ничего, кроме фазовой манипуляции и конструктивной/деструктивной интерференции между волнами для точного направления лучей, в суровых температурах и радиационной среде космоса. И действительно, команда смогла по своему желанию зажигать маленькие светодиоды на каждом приемнике.

«Насколько нам известно, никто никогда не демонстрировал беспроводную передачу энергии в космосе, даже с помощью дорогих жестких конструкций», — сказал Али Хаджимири, профессор электротехники и медицинской инженерии Брена и соруководитель группы SSPP. «Мы делаем это с помощью гибких, легких конструкций и наших собственных интегральных схем. Это впервые».

У блока MAPLE также есть небольшое окно, через которое массив передатчиков мог излучать энергию прямо на Землю, нацеленную на приемный блок на крыше инженерной лаборатории в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. И снова этот эксперимент удался; луч мощности был обнаружен на наземной станции в ожидаемое время и на ожидаемой частоте, а также с правильным сдвигом частоты, предсказанным на основе пройденного расстояния.