Truyền tải điện từ vệ tinh quỹ đạo thấp lên mái nhà của trường đại học
Viện Công nghệ California lần đầu tiên đã truyền thành công năng lượng mặt trời từ vệ tinh tới Trái đất.
Trong dự án này, được gọi là Maple (Mảng vi sóng dành cho thí nghiệm truyền điện ở quỹ đạo thấp), các vệ tinh thu năng lượng mặt trời và truyền lượng có thể phát hiện được lên mái nhà của các trường đại học Hoa Kỳ. Đây là bước đầu tiên trong dự án đầy tham vọng nhằm tạo ra năng lượng mặt trời từ không gian.
Dự án Năng lượng Mặt trời Không gian (SSPP) của Caltech là nỗ lực kéo dài 10 năm nhằm thu hoạch lượng ánh sáng mặt trời này bằng cách sử dụng các tấm pin mặt trời trên vệ tinh, chuyển nó thành sóng vi ba và gửi chúng lên bề mặt. Dự án này nhằm mục đích cuối cùng có thể cung cấp điện hữu ích ngay cả ở những nơi không có điện sạch.
Vệ tinh đầu tiên của dự án, Trình diễn năng lượng mặt trời không gian (SSPD-1), đã được phóng vào tháng 1 và sẽ chứng minh tính khả thi của việc gửi năng lượng tới Trái đất, cũng như hỗ trợ lựa chọn các tấm pin mặt trời tốt nhất và nhằm mục đích chứng minh tính khả thi của việc xây dựng một chòm sao. của các vệ tinh thu năng lượng mặt trời.
Phần đầu tiên của nhiệm vụ này được thực hiện bởi Maple, một dãy máy phát công suất vi sóng hạng nhẹ có khả năng gửi các chùm năng lượng đi bất cứ đâu.
SSPP có một mảng truyền năng lượng nhẹ, có thể gấp lại thành kích thước nhỏ và gửi vào không gian mà không cần lượng lớn nhiên liệu, sau đó tự động mở ra và triển khai. Được phát triển bởi một nhóm do giáo sư Ali Hajimiri của Viện Công nghệ California dẫn đầu, Maple không có bộ phận chuyển động và sử dụng hiệu ứng giao thoa (tương tự như hiệu ứng được sử dụng trong các trung tâm Wi-Fi) để tạo ra chùm tia định hướng.
Đây là nguyên mẫu và Maple đang thực hiện những bước tương đối nhỏ. Đầu tiên, nó truyền năng lượng đến máy thu trên vệ tinh chỉ cách máy phát một bước chân. Bộ thu phát sáng một đèn LED để cho biết quá trình truyền đã diễn ra nhưng thiết bị không được che chắn và sẽ tiếp xúc với sự khắc nghiệt của không gian bên ngoài.
Maple cũng truyền năng lượng qua một cửa sổ nhỏ, được phát hiện bởi một máy thu gắn trên nóc Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Gordon và Betty Moore trong khuôn viên Viện Công nghệ California ở Pasadena.
Hajimiri cho biết: “Qua các thử nghiệm cho đến nay, chúng tôi đã xác nhận rằng Maple có thể truyền thành công năng lượng đến máy thu trong không gian”. "Bạn cũng có thể lập trình mảng để gửi năng lượng về Trái đất và chúng tôi đã phát hiện ra điều đó tại Caltech. Tất nhiên, chúng tôi đã thực hiện các thử nghiệm trên mặt đất, nhưng bây giờ chúng tôi sẽ gửi năng lượng trong một cuộc hành trình vào không gian." thấy rằng nó có thể chịu đựng và hoạt động ở đó.”
"Theo hiểu biết của chúng tôi, chưa có ai chứng minh được khả năng truyền năng lượng không dây trong không gian, ngay cả với các cấu trúc cứng đắt tiền. Chúng tôi đã đạt được điều đó nhờ các cấu trúc nhẹ linh hoạt và mạch tích hợp độc quyền. Đây là lần đầu tiên điều này xảy ra."
Vệ tinh SSPP-1 có nhiều mảng trên tàu và nhóm nghiên cứu sẽ đánh giá hiệu suất của từng phần tử và nhóm nhỏ, điều này sẽ được phản ánh trong các hệ thống sản xuất trong tương lai.
Hệ thống SSPP cuối cùng sẽ được gấp lại thành một gói có thể tích khoảng 1 mét khối và mở ra thành một hình vuông phẳng có cạnh khoảng 50 mét, với một mặt hướng pin mặt trời về phía mặt trời và mặt còn lại hướng máy phát điện không dây. hướng về Trái đất được đặt.
Sau thành công của Maple, vệ tinh sẽ chuyển sang Dolce (Thí nghiệm tổng hợp siêu nhẹ có thể triển khai trên quỹ đạo), thử nghiệm gói 6 feet cho tàu vũ trụ mô-đun và Alba (đánh giá 32 loại pin mặt trời trong môi trường không gian).
Sergio Pellegrino, giáo sư kỹ thuật dân dụng và hàng không vũ trụ của Joyce và Kent Kresa, đồng giám đốc của SSPP, cho biết: “Mảng truyền năng lượng linh hoạt là một phần mở rộng trong tầm nhìn của Caltech về các chùm tấm pin mặt trời sẽ căng ra như những cánh buồm khi chúng chạm tới quỹ đạo”. cho việc thiết kế
Hajimiri nói: “Giống như Internet đã dân chủ hóa việc tiếp cận thông tin, chúng tôi mong đợi việc truyền tải năng lượng không dây sẽ dân chủ hóa việc tiếp cận năng lượng”. “Để nhận được nguồn điện này, chúng ta không còn cần cơ sở hạ tầng truyền tải trên mặt đất nữa, nghĩa là chúng ta có thể gửi năng lượng đến những vùng sâu vùng xa hoặc những vùng bị tàn phá bởi chiến tranh hoặc thiên tai”.
SSPP được bắt đầu vào năm 2011 bởi nhà từ thiện Donald Bren, người đã cam kết hơn 100 triệu USD cho dự án. Northrop Grumman cũng đang đầu tư 12,5 triệu USD trong vòng 3 năm.
Ngược lại, công ty pseudolite độ cao Avealto đang hợp tác với Electric Sky để tạo ra một mô hình sử dụng liên lạc vô tuyến Whisper Beam của Avealto để cung cấp năng lượng cho các nền tảng ở vĩ độ nơi năng lượng mặt trời ít khả thi hơn. Hệ thống Whisper Beam của Electric Sky sử dụng mảng mặt đất để truyền sóng vô tuyến thẳng lên độ cao 20 km/65.000 feet và một máy thu chuyển đổi sóng vô tuyến thành điện năng. Được thành lập vào năm 2013 , Avealto phát triển khí cầu tầm cao nhằm cung cấp khả năng kết nối đến các khu vực vùng sâu vùng xa và nền tảng này được cho là có thể cung cấp công suất lên tới 60kW.
