Стационарные солнечные панели не являются единственным инструментом для получения чистой энергии Солнца. В ходе уникального эксперимента, проведенного в прошлом году, исследователи из различных сфер деятельности успешно собрали солнечную энергию с помощью орбитального спутника и затем передали ее на Землю. Результаты эксперимента были подробно описаны в новой статье, опубликованной на портале arXiv.
За этим достижение стояла команда Калифорнийского технологического института (Caltech) со своим проектом Космической солнечной энергетики или SSPP. Эксперимент они проводили в прошлом году совместно с Indie Semiconductor, Inc., Лабораторией реактивного движения НАСА (JPL), Amazon Web Services и дочерним стартапом Калифорнийского технологического института под названием GuRu Wireless. Результатом совместной работы стал прототип под названием Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1). Этот прототип в конечном итоге будет использоваться в трех экспериментальных технологиях, одна из которых — космическая солнечная энергия.
В настоящее время мы уже используем солнечную энергию и солнечные панели для выработки электричества здесь, на Земле, но даже самые современные панели имеют свои недостатки. В пасмурный и дождливый день мощность солнечной панели может упасть до 25%, и к тому же, по понятным всем причинам, стационарные панели не могут вырабатывать электроэнергию ночью. В то же время орбитальные солнечные панели могут работать ночью, если только они вращаются так, чтобы оставаться в контакте с солнечными лучами. Учёным оставалось лишь придумать надёжный способ передачи собранной энергии в космосе на Землю, где её можно будет использовать для электроснабжения домов, предприятий, общественных ресурсов и т.д.
MAPLE интегрирована в космический аппарат Vigoride-5, который входит в состав SSPD-1. Автор: Ayling Et Al/ArXiv 2401.15267
Вот в этом и заключается идея MAPLE (микроволновой решетки для низкоорбитального эксперимента по передаче энергии) - одной из трёх ключевых технологий SSPD-1. Сконструированная на базе аппарата CubeSat 6U, MAPLE принимает солнечную энергию, собранную солнечными батареями SSPD-1, и преобразует ее в радиочастотную (RF) энергию с помощью выпрямляющих антенных решеток. Затем пара специальных 16-канальных кремниевых радиочастотных интегральных схем (RFIC) синтезирует луч радиочастотной энергии, который можно передать на Землю. На крыше лаборатории Мура в Калифорнийском технологическом институте установлено специальное устройство, которое отслеживает местоположение MAPLE, а радиочастотный приёмник принимает поступающую энергию и преобразует её в постоянный ток.
3 января 2023 года команда ученых SSPP успешно запустила прототип SPPD-1 на низкую околоземную орбиту (LEO) с помощью ракеты SpaceX Falcon 9. Ровно через два месяца команда SSPP начала экспериментировать с оборудованием MAPLE для передачи энергии в Caltech. Хотя в предпечатной статье SSPP, которая сейчас проходит экспертизу, говорится о небольшой деградации мощности к концу каждой попытки, эксперимент можно сказать проходил успешно на протяжении всего 10-месячного периода.
В конечном итоге команда SSPP надеется создать целое "созвездие" спутников типа SPPD-1, способных передавать достаточно энергии для снабжения 10 000 домов. Безусловно, им предстоит пройти долгий путь: хотя MAPLE смогла захватывать от 175 до 251 мВт за определенное время в космосе, но на наземную станцию Caltech попало только 1 мВт. Тем не менее, целью эксперимента SSPP было не дополнение нашей энергосистемы, а доказательство осуществимости сбора солнечной энергии в космосе.
