Il team del Caltech realizza il trasferimento di energia wireless nello spazio

Mar 27, 2023

Credito immagine: Caltech

A cura della redazione di E&T

Pubblicato lunedì 5 giugno 2023

Il dimostratore spaziale di energia solare del Caltech ha dimostrato la sua capacità di trasmettere energia in modalità wireless nello spazio e di irradiare energia rilevabile sulla Terra per la prima volta.

Il risultato è stato ottenuto da MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment), una serie di trasmettitori di potenza a microonde flessibili e leggeri con un controllo temporale preciso.

MAPLE è uno dei tre esperimenti condotti dal California Institute of Technology (Caltech) come parte del suo Space Solar Power Project (SSPP), un piano ambizioso per implementare una costellazione di pannelli solari spaziali in grado di raccogliere energia solare nello spazio e irradiarla riportare l'energia sulla Terra.

"Attraverso gli esperimenti che abbiamo condotto finora, abbiamo ricevuto la conferma che MAPLE può trasmettere energia con successo ai ricevitori nello spazio", ha affermato Ali Hajimiri, professore Bren di ingegneria elettrica e ingegneria medica e co-direttore della SSPP.

"Siamo stati anche in grado di programmare l'array per dirigere la sua energia verso la Terra, cosa che abbiamo rilevato qui al Caltech. Naturalmente l'abbiamo testato sulla Terra, ma ora sappiamo che può sopravvivere al viaggio nello spazio e operare lì ."

Foto dallo spazio dell'interno di MAPLE, con l'apparato di trasmissione a destra e i ricevitori a sinistra. /SSPP

Credito immagine: SSPP

MAPLE utilizza interferenze costruttive e distruttive tra i singoli trasmettitori, per spostare il focus e la direzione dell'energia che irradia, senza parti in movimento. Si basa inoltre su precisi elementi di controllo della temporizzazione per consentire la trasmissione della maggior parte dell'energia nella posizione desiderata e da nessun'altra parte.

MAPLE è dotato di due array di ricevitori separati situati a circa 30 cm di distanza dal trasmettitore. Questi array ricevono l'energia, la convertono in elettricità a corrente continua (CC) e la utilizzano per accendere una coppia di LED per dimostrare l'intera sequenza della trasmissione di energia wireless a distanza nello spazio.

I ricercatori hanno testato questa tecnologia nello spazio accendendo ciascun LED individualmente e spostandosi avanti e indietro tra di loro.

L'energia trasmessa da MAPLE è stata rilevata da un ricevitore sul tetto del Laboratorio di Ingegneria Gordon e Betty Moore nel campus del Caltech a Pasadena. Il segnale ricevuto è apparso all'ora e alla frequenza previste e presentava il corretto spostamento di frequenza come previsto in base al suo viaggio dall'orbita.

"Per quanto ne sappiamo, nessuno ha mai dimostrato il trasferimento di energia wireless nello spazio, anche con costose strutture rigide. Lo stiamo facendo con strutture flessibili e leggere e con i nostri circuiti integrati. Questa è la prima volta", ha detto Hajimiri.

I satelliti in orbita geosincrona ricevono la luce solare per oltre il 99% del tempo – poiché non sono soggetti ai cicli giornalieri e ai cambiamenti meteorologici – e con un’intensità molto maggiore rispetto ai pannelli solari sulla Terra, rendendoli molto più efficienti. fonte d'energia.

Per questo motivo, l’energia solare spaziale potrebbe consentire agli scienziati di attingere a una fornitura praticamente illimitata di energia solare.

Una volta completato, l’SSPP potrebbe schierare una costellazione di veicoli spaziali modulari che raccolgono la luce solare, la trasformano in elettricità e quindi la convertono in microonde che verranno trasmesse in modalità wireless su lunghe distanze ovunque sia necessario, compresi i luoghi che attualmente non hanno accesso a energia affidabile. .

"Gli array flessibili di trasmissione di potenza sono essenziali per l'attuale progettazione della visione del Caltech di una costellazione di pannelli solari a forma di vela che si spiegano una volta raggiunta l'orbita", ha affermato Sergio Pellegrino, Joyce e Kent Kresa, professore di ingegneria aerospaziale e civile e co-direttore. della SSPP.

"Allo stesso modo in cui Internet ha democratizzato l'accesso alle informazioni, speriamo che il trasferimento di energia wireless democratizzi l'accesso all'energia", ha affermato Hajimiri. "Non sarà necessaria alcuna infrastruttura di trasmissione dell'energia a terra per ricevere questa energia. Ciò significa che possiamo inviare energia a regioni remote e aree devastate da guerre o disastri naturali."