I ricercatori trasmettono spazio

L’energia solare spaziale fornisce un modo per attingere alla fornitura praticamente illimitata di energia solare nello spazio. L’energia solare proveniente dallo spazio è continuamente disponibile, non soggetta ai cicli del giorno e della notte, alle stagioni e alla copertura nuvolosa, che può produrre fino a otto volte più energia rispetto ai pannelli solari ovunque sulla superficie terrestre.

Tuttavia, immagazzinare l’energia solare spaziale, trasmetterla alla Terra e utilizzarla è ancora una sfida.

Per superare questo problema, i ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) hanno sviluppato un array di microonde per l'esperimento MAPLE (Power-Transfer Low-Orbit Experiment) volto a generare e trasmettere energia solare dallo spazio alla superficie terrestre.

Il prototipo spaziale di energia solare lanciato in orbita a gennaio è ora operativo. Ha dimostrato la sua capacità di trasmettere energia in modalità wireless nello spazio e di irradiare energia rilevabile sulla Terra per la prima volta.

In fase di test dallo Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1), è il primo prototipo spaziale del Space Solar Power Project (SSPP) di Caltech che mira a raccogliere energia solare nello spazio e trasmetterla alla superficie terrestre.

MAPLE è costituito da trasmettitori di potenza a microonde flessibili e leggeri alimentati da chip elettronici personalizzati realizzati utilizzando la tecnologia del silicio a basso costo. Utilizza una serie di trasmettitori per trasmettere l'energia nelle posizioni desiderate.

Affinché l’SSPP sia fattibile, gli impianti di trasmissione dell’energia devono essere leggeri per ridurre al minimo la quantità di carburante necessaria per inviarli nello spazio, sufficientemente flessibili da poter essere ripiegati in un pacchetto che può essere trasportato in un razzo e, nel complesso, tecnologici a basso costo.

Utilizzando l'interferenza costruttiva e distruttiva tra i trasmettitori, un banco di trasmettitori di potenza può spostare il focus e la direzione dell'energia che irradia senza alcuna parte in movimento. Un array di trasmettitori utilizza un elemento di controllo temporizzato con precisione per focalizzare dinamicamente la potenza nella posizione desiderata utilizzando una combinazione coerente di onde elettromagnetiche. Per questo motivo, la maggior parte dell'energia viene trasmessa nel luogo desiderato.

Per ricevere l'energia, MAPLE dispone di due array di ricevitori separati situati a circa un piede di distanza dal trasmettitore. Quindi converte l'energia in elettricità a corrente continua (CC) e la utilizza per accendere una coppia di LED per mostrare l'intera sequenza della trasmissione di energia wireless a distanza nello spazio. MAPLE lo ha testato accendendo ciascun LED individualmente nello spazio e muovendosi avanti e indietro tra di loro. L’esperimento non è sigillato, quindi è soggetto al duro ambiente dello spazio, compresi gli ampi sbalzi di temperatura e la radiazione solare che un giorno le unità SSPP su larga scala dovranno affrontare.

MAPLE include anche una piccola finestra attraverso la quale l'array può trasmettere l'energia. Questa energia trasmessa è stata poi rilevata da un ricevitore sul tetto del Laboratorio di Ingegneria Gordon e Betty Moore nel campus del Caltech a Pasadena.

Secondo i ricercatori, il segnale ricevuto è apparso all'ora e alla frequenza previste e presentava il giusto spostamento di frequenza come previsto in base al suo viaggio dall'orbita.

Attraverso gli esperimenti condotti finora i ricercatori hanno ricevuto la conferma che MAPLE può trasmettere energia con successo ai ricevitori nello spazio. I ricercatori sono stati anche in grado di programmare la matrice per dirigere la sua energia verso la Terra, cosa che hanno rilevato al Caltech.

"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", afferma Ali Hajimiri , Bren Professore di Ingegneria Elettrica e Ingegneria Medica e condirettore 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", afferma 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."