Передача энергии в космосе — одна из самых интересных областей космических исследований, которая может изменить то, как и почему мы используем космическую среду. Применение этой технологии может служить двум различным целям: передача электроэнергии от одного носителя к другому в космосе или от носителя в космосе к приемной станции на Земле.
Недавно Калифорнийский технологический институт (Caltech) объявил о первых успехах эксперимента MAPLE, который находится в космосе и демонстрирует оба вышеуказанных приложения. На борту небольшого устройства, установленного на спутнике Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1), электрическая энергия передавалась примерно на 30 см космической среды и использовалась для включения светодиодов.
Впоследствии устройство также испытали, отправив его на Землю, где был обнаружен сигнал с крыши здания Калифорнийского технологического института, указывающий на возможность передачи микроволнового сигнала, хотя он оказался слишком слабым для обратного преобразования в электрическую энергию.
Передача электроэнергии в космосе
Давайте сделаем шаг назад. Чтобы передать электрическую энергию в космос, нужно сначала ее собрать, а потом установить передатчик. Последний преобразует энергию в электромагнитные волны, в случае эксперимента MAPLE — в микроволны. Они несут энергию и, следовательно, мощность (энергию в единицу времени), которая может быть «получена» приемником, преобразующим ее в электрический ток. Концепция не сильно отличается (по крайней мере, для приемника) от того, как солнечная панель преобразует электромагнитные волны солнца в электричество.
Однако ключевая концепция технологии передачи энергии заключается в другом свойстве волн, называемом интерференцией. Когда две волны от двух разных источников «сталкиваются», эти две волны могут складываться или гасить друг друга со всевозможными нюансами между двумя крайностями.
Точно модулируя источник, можно создать очень точную зону, в которой волны выстраиваются в линию, нейтрализуясь в других комнатах. При этом, как показано на рисунке выше, создается (более или менее широкий) пучок, в котором распространяется большая часть мощности и энергии исходных волн.
При этом создается небольшой пучок волн, в котором концентрируется электрическая энергия, направление и интенсивность которой можно менять, изменяя свойства источников, не перемещая механические части.
Эксперимент SSPD-1 в Калтехе
Эксперимент SSPD-1 является частью более крупной программы под названием Space Solar Power Project (SSPP), которую возглавляют профессора Калифорнийского технологического института Али Хаджимири и Серджио Пеллегрино. SSPD-1 состоит из трех разных экспериментов, каждый из которых установлен на борту спутника Momentus Space Vigoride 5, запущенного 3 января в рамках миссии SpaceX Transporter 6. Три эксперимента, из которых состоит этот первый демонстратор, называются Alba, DOLCE и КЛЕН.
Alba состоит из группы из 32 различных солнечных панелей, отделенных друг от друга и произведенных по разным технологиям и методам.
Обратите внимание: NASA инвестирует в футуристический телескоп, который будет строить сам себя в космосе.
По сути, это испытательный стенд для солнечных батарей. Есть элементы из перовскита, минерала, состоящего из титаната кальция, другие из диффузионных переходов III-V, третьи из кремния и т д. Результаты этого эксперимента ожидаются в ближайшие месяцы.DOLCE, с другой стороны, является демонстратором новой технологии выдвижных механизмов и манипуляторов, которые будут полезны для поддержки новых солнечных панелей в космосе, способных открываться и убираться, физически поддерживаемых этими новыми механизмами. В центре эксперимента также находится выдвижной рычаг, поверх которого установлены камеры, которые будут снимать весь процесс втягивания в рамках эксперимента DOLCE. Результаты этого испытания также ожидаются в ближайшие месяцы.
MAPLE
Наконец, эксперимент SALARY, о котором пойдет речь в этой статье, — это эксперимент, в котором были получены первые результаты передачи электрической энергии. Он состоит из «коробки» размером со спутник 6U и весит примерно 2,6 кг. На одном конце длинной стороны, на внутренней стене, есть 32 антенны, используемые для передачи микроволн на частоте 9,884 ГГц. На этой стене также есть камера.
С противоположной стороны на расстоянии около 30 см находится приемная антенна вместе с небольшим сапфировым окошком. Часть микроволн, т.е то, что проходит через «окно», предназначена для эксперимента по приему на Земле. Однако на двух длинных сторонах есть еще одна приемная антенна и еще одна камера.
Результаты
Эксперимент был успешно проведен внутри камеры MAPLE, светодиоды успешно включились по команде с использованием электрической энергии, вырабатываемой приемной аппаратурой. Несмотря на то, что передача сигнала осуществлялась всего на 30 см, эксперимент проходил в центре космоса и никогда ранее не проводился в таких условиях.
Этот эксперимент, включая успешную передачу волны на Землю, является первым шагом в программе SSPP Калифорнийского технологического института, целью которой является создание целой группировки спутников на орбите для передачи энергии как между объектами в космосе, так и на Земле.
Программа SSPP началась в 2011 году при частном финансировании предпринимателя Дональда Брена, который также входит в совет директоров Калифорнийского технологического института. Первоначальное финансирование составило 100 миллионов долларов, а дополнительные 12,5 миллиона долларов были предоставлены корпорацией Northrop Grumman.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.