Vệ tinh chạy bằng năng lượng mặt trời trong không gian (SSPS) là một hệ thống năng lượng cực lớn thu thập và chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện trong không gian, sau đó truyền năng lượng điện đến Trái đất, tàu vũ trụ hoặc các mục tiêu di chuyển qua lò vi sóng. Nó được coi là một trong những cách tiềm năng nhất để giải quyết vấn đề khủng hoảng năng lượng.
(a) Hệ thống kiểm chứng và trình diễn mặt đất OMEGA-SSPS ngoài trời và (b) nguyên mẫu của hệ thống kiểm chứng và trình diễn mặt đất OMEGA-SSPS. SE: năng lượng mặt trời; TX: anten phát; RX: anten thu. Nhà cung cấp hình ảnh: Baoyan Duan và cộng sự.
Vào năm 2022, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Xidian ở Trung Quốc đã hoàn thành hệ thống xác minh và trình diễn mặt đất toàn liên kết và toàn hệ thống cho SSPS, được đặt tên là Dự án đuổi theo mặt trời. Nghiên cứu của họ, được xuất bản gần đây trên tạp chí Engineering , giới thiệu khái niệm thiết kế của OMEGA 2.0 SSPS, các công nghệ chủ chốt liên quan cũng như sự phát triển hệ thống kiểm tra và trình diễn mặt đất cho OMEGA 2.0.
Trong nghiên cứu này, một số công nghệ chính của SSPS đã được xử lý, thử nghiệm và xác minh, bao gồm thu năng lượng mặt trời hiệu suất cao và chuyển đổi quang điện, chuyển đổi vi sóng, truyền tải điện không dây vi sóng, tối ưu hóa tạo chùm tia, đo và điều khiển hướng chùm tia vi sóng chính xác, vi sóng tiếp nhận và chỉnh lưu cũng như thiết kế cấu trúc cơ khí thông minh, v.v.
Trong Dự án đuổi theo mặt trời, năng lượng mặt trời được thu thập bởi các bộ tập trung vương miện hình cầu được chuyển đổi và truyền không dây qua vi sóng trong khoảng cách 55 m. Hơn 2 kW năng lượng vi sóng được truyền từ một mảng pha hoạt động hình tròn có đường kính 1,2 m và 87,3% trong số đó được thu lại bởi một trực tràng có đường kính 5,2 m.
Nhóm nghiên cứu cho biết: “Hệ thống xác minh mặt đất SSPS có thể bắt chước các liên kết chính của SSPS thực trong không gian vũ trụ, chẳng hạn như theo dõi mặt trời, chuyển đổi quang điện, quản lý và truyền tải điện áp cao và công suất lớn cũng như các cấu trúc cơ khí thông minh”.
Bước đột phá này trong thiết kế hệ thống xác minh mặt đất SSPS có tiềm năng đáng kể để thúc đẩy sự phát triển của SSPS trong tương lai. Nó có khả năng theo dõi mặt trời, tập trung năng lượng mặt trời thu được, chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng dòng điện một chiều (DC), truyền năng lượng tới ăng ten chỉnh lưu thông qua vi sóng và chuyển năng lượng vi sóng trở lại nguồn DC, nghĩa là nó có thể mô phỏng toàn bộ quá trình làm việc của SSPS thực tế ngoài không gian.
Vì vậy, nghiên cứu này có thể mở đường cho sự phát triển của SSPS trong tương lai. Cũng là một trong những công nghệ chủ chốt của nghiên cứu, công nghệ truyền tải điện không dây vi sóng, có thể có rất nhiều ứng dụng. Ví dụ, trong tương lai gần, các vệ tinh dự kiến sẽ được trang bị các dãy ăng-ten trực tràng có thể gập lại thay cho các tấm pin mặt trời cồng kềnh. Một ăng-ten phát có thể đóng vai trò như một nguồn năng lượng để sạc các vệ tinh được trang bị mảng ăng-ten trực tràng.
