Rymdsolenergiprototypen (SSPD-1), en prototyp som skickades upp i omloppsbana i januari, har framgångsrikt demonstrerat trådlös kraftöverföring i rymden och sänt mätbar kraft till jorden.
En prototyp för rymdsolenergi, SSPD-1, har uppnått trådlös kraftöverföring i rymden och överfört kraft till jorden. Prototypen inkluderar MAPLE, en flexibel lättviktig mikrovågssändare, och bekräftar möjligheten med rymdsolenergi, som kan tillhandahålla rikligt och pålitligt med kraft globalt utan behov av markbaserad transmissionsinfrastruktur.
En prototyp för rymdsolenergi som skickades upp i omloppsbana i januari är nu funktionell och har demonstrerat förmågan att trådlöst överföra kraft i rymden och sända mätbar kraft till jorden för första gången.
Trådlös kraftöverföring demonstrerades av MAPLE, en av tre nyckelteknologier som testas av Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1), den första rymdbaserade prototypen från Caltechs Space Solar Power Project (SSPP). SSPP syftar till att skörda solenergi i rymden och överföra den till jordytan.
MAPLE, förkortning av Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment och en av de tre nyckelprojekten inom SSPD-1, består av en uppsättning flexibla lättviktiga mikrovågssändare som drivs av specialbyggda elektroniska kretsar som skapats med lågkostnadssilikonteknologi. Den använder denna sändaruppsättning för att sända energi till önskade platser. För att SSPP ska vara möjligt måste energiöverföringsuppsättningar vara lättviktiga för att minimera bränslemängden som krävs för att skicka dem i rymden, flexibla så att de kan vikas ihop till en paket som kan transporteras med en raket, och en lågkostnadsteknologi överlag.
MAPLE utvecklades av ett Caltech-team under ledning av Ali Hajimiri, Bren Professor of Electrical Engineering and Medical Engineering och meddirektör för SSPP.
”Genom de experiment vi hittills har utfört har vi fått bekräftelse på att MAPLE kan framgångsrikt överföra kraft till mottagare i rymden”, säger Hajimiri. ”Vi har även kunnat programmera uppsättningen för att rikta sin energi mot jorden, vilket vi har upptäckt här på Caltech. Vi hade förstås testat det på jorden, men nu vet vi att det kan överleva resan till rymden och fungera där.”
Genom att använda konstruktiv och destruktiv interferens mellan enskilda sändare kan en grupp av kraftsändare ändra fokus och riktning för den utstrålad energin – utan några rörliga delar. Sändaruppsättningen använder precisionskontrollenheter för tidpunkt för att dynamiskt fokusera kraften selektivt på den önskade platsen genom sammanläggningen av elektromagnetiska vågor. Detta gör det möjligt för majoriteten av energin att överföras till den önskade platsen och ingen annanstans.
”Såvitt vi vet har ingen tidigare demonstrerat trådlös energiöverföring i rymden, även inte med dyra och stela strukturer. Vi gör det med flexibla och lätta strukturer samt våra egna integrerade kretsar. Detta är första gången”, säger Hajimiri.
MAPLE inkluderar även ett litet fönster genom vilket uppsättningen kan sända energin. Denna överförda energi upptäcktes av en mottagare på taket av Gordon and Betty Moore Laboratory of Engineering på Caltechs campus i Pasadena. Den mottagna signalen dök upp vid förväntad tid och frekvens, och hade den rätta frekvensförskjutningen som förutsades baserat på dess resa från omloppsbana.
Förutom att bekräfta att kraftsändarna kunde överleva uppskjutningen (som ägde rum den 3 januari) och rymdfärden, och fortfarande fungera, har experimentet gett användbar återkoppling till SSPP-ingenjörerna. Kraftöverföringsantennerna är grupperade i grupper om 16, varje grupp drivs av en helt specialbyggd flexibel integrerad kretschip, och Hajimiris team utvärderar nu prestandan för enskilda element inom systemet genom att utvärdera interferensmönstren hos mindre grupper och mäta skillnader mellan olika kombinationer. Den noggranna processen – som kan ta upp till sex månader att slutföra helt – kommer att låta teamet reda ut oegentligheter och spåra dem tillbaka till enskilda enheter, vilket ger insikt för nästa generation av systemet.
Upptäckande av Kraft Från MAPLE
Upptäckt av kraft från MAPLE på taket av Moore Laboratory. Kredit: Ali Hajimiri
Rymdsolenergi ger ett sätt att utnyttja den praktiskt taget obegränsade tillgången på solenergi i yttre rymden, där energin är ständigt tillgänglig utan att påverkas av dag och natt, årstider och molntäcke – potentiellt ger åtta gånger mer kraft än solpaneler på någon plats på jordytan. När SSPP är fullt genomfört kommer det att deployera en konstellation av modulära rymdfarkoster som samlar in solsken, omvandlar det till elek
