Вперше здійснена бездротова передача енергії у космосі

Прототип системи, який був запущений на орбіту в січні, працює і продемонстрував свою здатність бездротової передачі електроенергії в космосі і вперше випромінив її на Землю.

Бездротова передача електроенергії була продемонстрована MAPLE, однією з трьох ключових технологій, які випробовуються космічним демонстратором сонячної енергії (SSPD-1), першим космічним прототипом проекту космічної сонячної енергії (SSPP) Каліфорнійського технологічного інституту (Калтех). SSPP має на меті збирати сонячну енергію в космосі та передавати її на поверхню Землі.

MAPLE, скорочення від Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment і один із трьох ключових експериментів у рамках SSPD-1, складається з масиву гнучких легких мікрохвильових передавачів енергії, керованих спеціальними електронними чіпами, створеними з використанням недорогих кремнієвих технологій. Він використовує масив передавачів для передачі енергії в потрібні місця. Для того щоб SSPP був здійсненним, масиви для передачі енергії повинні бути легкими, щоб мінімізувати кількість палива, необхідного для відправлення їх у космос, гнучкими, щоб їх можна було скласти в пакет, який можна транспортувати в ракеті, і недорогою технологією в цілому.

MAPLE був розроблений командою Калтеха під керівництвом Алі Хаджімірі (Ali Hajimiri), професора електротехніки та медичної інженерії школи Брена та співдиректора SSPP.

«Завдяки експериментам, які ми провели досі, ми отримали підтвердження того, що MAPLE може успішно передавати енергію приймачам у космосі, — каже Хаджімірі. - Ми також змогли запрограмувати решітку так, щоб вона спрямовувала свою енергію на Землю, що ми виявили тут, у Калтех. Ми, звичайно, випробували її на Землі, але тепер ми знаємо, що вона може пережити подорож у космос і працювати там».

MAPLE має дві окремі матриці приймачів, розташовані приблизно в футі від передавача, щоб приймати енергію, перетворювати її в електрику постійного струму і використовувати її для освітлення пари світлодіодів, щоб продемонструвати повну послідовність бездротової передачі енергії на відстань у просторі.

У MAPLE також є невелике вікно, через яке масив може випромінювати енергію. Ця передана енергія була виявлена приймачем на даху інженерної лабораторії Гордона та Бетті Мур у кампусі Калтеха в Пасадені. Отриманий сигнал з’явився в очікуваний час і на правильній частоті та мав правильний зсув частоти, як передбачалося на основі його подорожі з орбіти.

Космічна сонячна енергія дає можливість використовувати практично необмежену кількість сонячної енергії в космічному просторі, де вона  постійно доступна, не піддаючись циклам дня і ночі, сезонів і хмарного покриву, потенційно виробляючи у вісім разів більше енергії, ніж сонячні панелі в будь-якому місці на поверхні Землі. Після повної реалізації SSPP розгорне групу модульних космічних кораблів, які збирають сонячне світло, перетворюють його на електрику, а потім перетворюють на мікрохвилі, які будуть передаватись по бездротовому зв’язку на великі відстані, куди завгодно, включаючи місця, де наразі немає доступу до надійного джерела живлення.

«Подібно до того, як Інтернет демократизував доступ до інформації, ми сподіваємося, що бездротова передача енергії демократизує доступ до енергії», — каже Хаджімірі.

Окремі блоки SSPP складатимуться в пакети об’ємом приблизно 1 кубічний метр, а потім розгортатимуться в плоскі квадрати приблизно по 50 метрів на сторону, з сонячними батареями з одного боку, спрямованими до сонця, і бездротовими передавачами енергії з іншого боку, спрямованими до Землі.

Космічний корабель Momentus Vigoride, запущений на борту ракети SpaceX у рамках місії Transporter-6, доставив 50-кілограмовий SSPD у космос. Momentus надає Калтеху постійну підтримку корисного навантаження, включаючи надання даних, зв’язку, керування та телеметрії, а також ресурсів для оптимального фотозйомки та освітлення сонячними батареями. Весь набір із трьох прототипів у SSPD був розроблений, створений і протестований командою з приблизно 35 осіб — викладачів, постдокторів, аспірантів і студентів — у лабораторіях Калтеху. 

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365