Prototip svemirske solarne elektrane, lansiran u Zemljinu orbitu u januaru, u funkciji je i prvi put je pokazao svoju sposobnost bežičnog prijenosa energije u svemiru i prijenosa energije koja se može detektovati na Zemlju.
Bežični prijenos energije demonstrirao je 3. marta MAPLE, koji je jedna od tri ključne tehnologije koje testira Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1), prvi svemirski prototip Caltech-ovog Space Solar Power Project-a (SSPP). SSPP ima za cilj da prikupi sunčevu energiju u svemiru i prenese je na površinu Zemlje.
MAPLE, skraćenica od “Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment” i jedan od tri ključna eksperimenta unutar SSPD-1, sastoji se od niza fleksibilnih, laganih predajnika mikrotalasne energije napajanih elektronskim čipovima, napravljenih po narudžbi i proizvedenih koristeći jeftine silikonske tehnologije. Koristi niz odašiljača za prenošenje energije na željene lokacije. Da bi SSPP bio održiv, nizovi za prijenos snage moraju biti lagani kako bi se minimizirala količina pogonskog goriva potrebna za transport u svemir. Osim toga, moraju biti fleksibilni tako da se mogu sklopiti u paket koji se može transportovati u raketi.
MAPLE je razvio tim Caltecha predvođen Ali Hajimirijem, profesorom elektrotehnike i medicinske tehnike i ko-direktorom SSPP-a.
“Kroz dosadašnje eksperimente dobili smo potvrdu da MAPLE može uspješno prenositi energiju do prijemnika u svemiru”, kaže Hajimiri. “Takođe smo bili u mogućnosti da programiramo usmjeravanje energije prema Zemlji, što smo otkrili ovdje na Kalifornijskom institutu za tehnologiju. Testirali smo ga na Zemlji, naravno, ali sada znamo da može preživjeti putovanje u svemir i raditi tamo.”
Kroz konstruktivne i destruktivne smetnje između pojedinačnih emitera, niz emitera snage može promijeniti fokus i smjer zračene energije – bez pokretnih dijelova. Grupa predajnika koristi precizne vremenske elemente da dinamički i selektivno fokusira energiju na željenu lokaciju kroz koherentno dodavanje elektromagnetnih talasa. Na ovaj način se većina energije prenosi na željeno mjesto i nigdje drugdje.
“Koliko znamo, još niko nije demonstrirao bežični prenos energije u svemiru, čak ni sa skupim krutim strukturama. Mi to radimo sa fleksibilnim lakim strukturama i sa sopstvenim integrisanim kolima. Ovo je prvi put”, kaže Hajimiri.
Eksperiment ne samo da je pokazao inženjerima SSPP-a da su predajnici energije preživjeli lansiranje (koje je održano 3. januara) i let u svemir i da još uvijek funkcionišu, već je dao i korisne povratne informacije. Antene za prijenos energije grupisane su u grupe od 16, a svaku grupu kontroliše potpuno prilagođeni fleksibilni čip sa integrisanim kolom.
Svemirska solarna energija nudi način da se iskoristi gotovo neograničena zaliha solarne energije u svemiru, gdje je energija uvijek dostupna, bez utjecaja ciklusa dan/noć, godišnjih doba i oblačnosti – potencijalno pružajući osam puta više energije od solarnih panela na bilo kojoj lokaciji zemljine površine. Kada se u potpunosti realizuje, SSPP će rasporediti konstelaciju modularnih svemirskih letjelica koje će sakupljati sunčevu svjetlost, pretvarati je u električnu energiju, a zatim je pretvarati u mikrotalase koji će se bežično prenositi na velike udaljenosti tamo gdje su potrebne – uključujući mjesta koja trenutno nemaju pouzdan pristup energiji.
“Fleksibilni nizovi za prijenos energije ključni su za trenutni dizajn Caltechove vizije konstelacije solarnih ćelija nalik na jedra koje se rašire kada stignu u orbitu”, kaže Sergio Pellegrino, profesor svemirskog i građevinskog inženjerstva i ko-direktor SSPP-a.
„Baš kao što je internet demokratizirao pristup informacijama, nadamo se da će bežični prijenos električne energije demokratizirati pristup energiji”, kaže Hajimiri. “Nije potrebna infrastruktura za prijenos električne energije na licu mjesta da bi se primila ova energija. To znači da možemo slati energiju u udaljene regije i područja razorena ratovima ili prirodnim katastrofama.”
“Demonstracija bežičnog prijenosa energije u svemiru pomoću laganih struktura važan je korak ka svemirskoj solarnoj energiji i globalnom pristupu istoj”, rekao je Harry Atwater, predsjedavajući Odjela za inženjerstvo i primijenjenu nauku, i jedan od glavnih istraživača na projektu. „Solarne ćelije se već koriste u svemiru, na primjer za napajanje Međunarodne svemirske stanice, ali da bi lansirali i rasporedili dovoljno velike nizove za napajanje Zemlje, SSPP treba dizajnirati i razviti sisteme za prijenos solarne energije koji su ultra lagani, jeftini i fleksibilni.”
