Prima trasmissione wireless di energia dimostrata nello spazio

Il dimostratore spaziale di energia solare del Caltech ha fornito il suo primo risultato operativo chiave con la trasmissione wireless di energia nello spazio.

Sebbene tale trasmissione wireless sia stata dimostrata sulla Terra, si ritiene che la sua consegna nello spazio sia la prima e una verifica della tecnologia MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) di Caltech, una delle tre tecnologie chiave sotto test in il dimostratore, lanciato il 3 gennaio.

"Grazie agli esperimenti che abbiamo condotto finora, abbiamo ricevuto la conferma che MAPLE può trasmettere energia con successo ai ricevitori nello spazio", afferma Ali Hajimiri, professore Bren di ingegneria elettrica e ingegneria medica al Caltech (California Institute of Technology) e co-direttore del lo Space Solar Power Project, che ha guidato lo sviluppo dello strumento MAPLE.

Aggiunge che il gruppo è anche riuscito a programmare lo strumento per dirigere la sua energia verso la Terra, cosa che potrebbe essere rilevata al Caltech ed è indicativa della sua capacità di sopravvivere al viaggio nello spazio e di operare lì.

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MAPLE è costituito da una serie di trasmettitori di potenza a microonde flessibili e leggeri guidati da chip elettronici personalizzati che sono stati costruiti utilizzando tecnologie al silicio a basso costo e consentono alla serie di trasmettere l'energia nella posizione desiderata.

La focalizzazione e la direzione dell'energia irradiata si ottengono sfruttando le proprietà dell'interferenza, spiega il team del progetto. Precisi elementi di controllo della temporizzazione focalizzano dinamicamente la potenza in modo selettivo sulla posizione desiderata utilizzando l'aggiunta coerente delle onde elettromagnetiche.

La dimostrazione prevede due array di ricevitori separati situati a circa 30 cm di distanza dal trasmettitore per ricevere l'energia, convertirla in elettricità CC e utilizzarla per accendere una coppia di LED.

Questo è stato testato accendendo ciascun LED individualmente e spostandosi avanti e indietro tra di loro.

Lo strumento include anche una piccola finestra attraverso la quale l'array può trasmettere l'energia, che è stata rilevata da un ricevitore sul tetto del Laboratorio di Ingegneria 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.

L’altro aspetto degno di nota è che l’esperimento non è sigillato ed è soggetto al duro ambiente dello spazio, compresi gli ampi sbalzi di temperatura e la radiazione solare a cui sarebbe soggetto uno strumento su larga scala.

Oltre a dimostrare che i trasmettitori di potenza potrebbero sopravvivere al lancio nello spazio e funzionare lì, il team di sviluppo intende valutare le prestazioni dei singoli elementi – un processo che, secondo loro, potrebbe richiedere circa sei mesi.

Le antenne di trasmissione di potenza sono raggruppate in gruppi di 16, ciascun gruppo è guidato da un singolo chip e la valutazione dei modelli di interferenza di gruppi più piccoli dovrebbe consentire di rilevare le irregolarità e risalire alle singole unità.

Gli altri due esperimenti principali sul dimostratore sono DOLCE (Deployable on-Orbit ultraLight Composite Experiment), una struttura di circa 1,8 m quadrati per dimostrare l'architettura, lo schema di confezionamento e i meccanismi di dispiegamento del veicolo spaziale modulare; e ALBA, una raccolta di 32 diversi tipi di celle fotovoltaiche per consentire una valutazione dei tipi di celle più efficaci nell'ambiente spaziale.

I test ALBA sulle celle solari sono in corso, ma finora il team non ha ancora tentato di implementare DOLCE.

La dimostrazione di successo del Power beaming del Caltech è emersa pochi giorni dopo che le notizie provenienti dal Giappone avevano suggerito che il paese potrebbe schierare una serie di piccoli satelliti in orbita per iniziare a trasmettere energia solare sulla Terra entro il 2025.

L’iniziativa è guidata dal professore dell’Università di Kyoto Naoki Shinohara, che lavora alla sfida da oltre un decennio.