Команда Калифорнийского технологического института добилась беспроводной передачи энергии в космосе

Mar 27, 2023

Изображение предоставлено: Калифорнийский технологический институт

Автор: редакция E&T

Опубликовано понедельник, 5 июня 2023 г.

Демонстратор космической солнечной энергии Калифорнийского технологического института впервые продемонстрировал свою способность передавать энергию по беспроводной сети в космос и излучать обнаруживаемую энергию на Землю.

Это достижение было достигнуто с помощью MAPLE (Микроволновая решетка для эксперимента по передаче энергии на низкой орбите), набора гибких и легких передатчиков микроволновой энергии с точным контролем времени.

MAPLE — один из трех экспериментов, проведенных Калифорнийским технологическим институтом (Калифорнийский технологический институт) в рамках проекта «Космическая солнечная энергия» (SSPP), амбициозного плана по развертыванию созвездия космических солнечных панелей, которые могли бы собирать солнечную энергию в космосе и излучать лучи. энергию обратно на Землю.

«Благодаря экспериментам, которые мы провели до сих пор, мы получили подтверждение того, что MAPLE может успешно передавать энергию приемникам в космосе», — сказал Али Хаджимири, профессор электротехники и медицинской техники Брена и содиректор SSPP.

«Мы также смогли запрограммировать массив так, чтобы он направлял свою энергию на Землю, что мы обнаружили здесь, в Калифорнийском технологическом институте. Мы, конечно, тестировали его на Земле, но теперь мы знаем, что он может пережить полет в космос и работать там. ."

Фотография из космоса внутри MAPLE: передающая решетка справа и приемники слева. / ССПП

Изображение предоставлено: ССПП

MAPLE использует конструктивную и деструктивную интерференцию между отдельными передатчиками, чтобы сместить фокус и направление излучаемой энергии — без каких-либо движущихся частей. Он также опирается на точные элементы управления временем, позволяющие передавать большую часть энергии в нужное место и никуда больше.

MAPLE имеет две отдельные приемные решетки, расположенные примерно в 30 см от передатчика. Эти массивы получают энергию, преобразуют ее в электричество постоянного тока и используют ее для освещения пары светодиодов, чтобы продемонстрировать полную последовательность беспроводной передачи энергии на расстоянии в космосе.

Исследователи протестировали эту технологию в космосе, зажигая каждый светодиод индивидуально и переключаясь между ними.

Энергия, передаваемая MAPLE, была обнаружена приемником на крыше Инженерной лаборатории Гордона и Бетти Мур в кампусе Калифорнийского технологического института в Пасадене. Принятый сигнал появился в ожидаемое время и на ожидаемой частоте и имел правильный сдвиг частоты, как было предсказано на основе его полета с орбиты.

«Насколько нам известно, никто никогда не демонстрировал беспроводную передачу энергии в космосе, даже с помощью дорогих жестких конструкций. Мы делаем это с помощью гибких легких конструкций и с помощью наших собственных интегральных схем. Это первый случай», — сказал Хаджимири.

Спутники на геосинхронной орбите получают солнечный свет более 99 процентов времени – поскольку они не подвержены суточным циклам и изменениям погоды – и с гораздо большей интенсивностью, чем солнечные панели на Земле, что делает их гораздо более эффективными. источник энергии.

По этой причине космическая солнечная энергия может позволить ученым использовать практически неограниченные запасы солнечной энергии.

После завершения SSPP сможет развернуть группировку модульных космических кораблей, которые будут собирать солнечный свет, преобразовывать его в электричество, а затем преобразовывать его в микроволны, которые будут передаваться по беспроводной сети на большие расстояния туда, где это необходимо, включая места, которые в настоящее время не имеют доступа к надежному энергоснабжению. .

«Гибкие массивы передачи энергии имеют важное значение для нынешней концепции Калифорнийского технологического института по созвездию парусоподобных солнечных панелей, которые разворачиваются, как только достигают орбиты», — сказал Серджио Пеллегрино, профессор аэрокосмического и гражданского строительства имени Джойса и Кента Креса и содиректор. ССПП.

«Подобно тому, как Интернет демократизировал доступ к информации, мы надеемся, что беспроводная передача энергии демократизирует доступ к энергии», — сказал Хаджимири. «Для получения этой энергии не потребуется никакой инфраструктуры передачи энергии на земле. Это означает, что мы можем отправлять энергию в отдаленные регионы и районы, опустошенные войной или стихийным бедствием».