Исследователи передают космос

Jan 25, 2024

Космическая солнечная энергия дает возможность использовать практически неограниченные запасы солнечной энергии в космическом пространстве. Солнечная энергия из космоса доступна постоянно, независимо от циклов дня и ночи, времен года и облачного покрова, что может давать в восемь раз больше энергии, чем солнечные панели в любой точке поверхности Земли.

Однако хранить космическую солнечную энергию, передавать ее на Землю и использовать по-прежнему сложно.

Чтобы решить эту проблему, исследователи из Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт) разработали микроволновую решетку для низкоорбитального эксперимента по передаче энергии (MAPLE), направленного на генерирование и передачу солнечной энергии из космоса на поверхность Земли.

Прототип космической солнечной энергии, запущенный на орбиту в январе, сейчас работает. Он впервые продемонстрировал свою способность передавать энергию по беспроводной сети в космос и передавать обнаруживаемую мощность на Землю.

Проходя испытания на Космическом демонстраторе солнечной энергии (SSPD-1), это первый космический прототип проекта космической солнечной энергии Калифорнийского технологического института (SSPP), целью которого является сбор солнечной энергии в космосе и передача ее на поверхность Земли.

MAPLE состоит из гибких и легких передатчиков микроволновой энергии, питаемых специальными электронными чипами, созданными с использованием недорогой кремниевой технологии. Он использует массив передатчиков для передачи энергии в нужные места.

Чтобы SSPP была осуществимой, массивы передачи энергии должны быть легкими, чтобы свести к минимуму количество топлива, необходимого для их отправки в космос, достаточно гибкими, чтобы их можно было сложить в пакет, который можно нести в ракете, и в целом недорогими технологиями.

Используя конструктивные и деструктивные помехи между передатчиками, группа передатчиков энергии может менять фокус и направление излучаемой энергии без каких-либо движущихся частей. Массив передатчиков использует точно синхронизированный элемент управления для динамической фокусировки мощности в нужное место с помощью когерентной комбинации электромагнитных волн. Благодаря этому большая часть энергии передается в нужное место.

Для приема энергии MAPLE имеет две отдельные приемные решетки, расположенные примерно в футе от передатчика. Затем он преобразует энергию в электричество постоянного тока и использует его для освещения пары светодиодов, чтобы показать полную последовательность беспроводной передачи энергии на расстоянии в космосе. MAPLE проверил это, зажигая каждый светодиод в пространстве по отдельности и перемещаясь между ними вперед и назад. Эксперимент не является изолированным, поэтому он подвержен суровым космическим условиям, включая резкие перепады температур и солнечную радиацию, с которыми однажды столкнутся крупномасштабные установки SSPP.

MAPLE также имеет небольшое окно, через которое массив может передавать энергию. Эта переданная энергия была затем обнаружена приемником на крыше Инженерной лаборатории Гордона и Бетти Мур в кампусе Калифорнийского технологического института в Пасадене.

По словам исследователей, полученный сигнал появился в ожидаемое время и на ожидаемой частоте и имел правильный сдвиг частоты, как и было предсказано на основе его путешествия с орбиты.

Благодаря экспериментам, проведенным исследователями, они получили подтверждение того, что MAPLE может успешно передавать энергию приемникам в космосе. Исследователи также смогли запрограммировать массив так, чтобы он направлял свою энергию на Землю, которую они обнаружили в Калифорнийском технологическом институте.

«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 впервые», — говорит Али Хаджимири. , Брен, профессор электротехники и медицинской инженерии и содиректор SSPP.

«Подобно тому, как Интернет демократизировал доступ к информации, мы надеемся, что беспроводная передача энергии демократизирует доступ к энергии», — говорит 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».