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Un equipo de Caltech está celebrando la primera transmisión de energía inalámbrica basada en el espacio del mundo, y la primera vez que se transmiten niveles detectables de energía a la Tierra. El Proyecto de energía solar espacial (SSPP) tiene como objetivo desbloquear enormes recursos de energía limpia orbitales.

La energía solar basada en el espacio podría resolver muchos de los problemas de energía limpia de la Tierra; una configuración solar orbital puede recolectar luz solar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y también lo bueno, sin ser molestado por la atmósfera o las condiciones climáticas. Teóricamente, el potencial solar en el espacio es ocho veces mejor por metro cuadrado que un panel solar en la Tierra.

Por lo tanto, varios grupos están intentando poner en marcha las cosas, a pesar de algunos desafíos increíblemente abrumadores. Uno de los cuales es el tamaño de una matriz utilizable, como señalamos justo antes de que se lanzara este prototipo orbital, en octubre del año pasado. El tamaño final de un conjunto solar espacial comercialmente relevante podría ser de alrededor de 3,5 millas cuadradas (9 kilómetros cuadrados), con conjuntos de receptores igualmente masivos en la Tierra para capturar la energía transmitida a la superficie.

Esto podría requerir hasta 39 lanzamientos espaciales, incluso con la matriz modular inteligente, ultraligera y autodesplegable en la que está trabajando el equipo de Caltech. Esto incluiría una serie de módulos, cada uno de alrededor de un metro cúbico (~35 pies cúbicos) en el lanzamiento, pero capaces de desplegarse en enormes cuadrados planos, alrededor de 50 metros (164 pies) por lado, con células solares en un lado y energía inalámbrica. transmisores por el otro.

Por supuesto, como discutimos cuando escribimos sobre este proyecto el año pasado, los lanzamientos espaciales no son baratos y, por lo tanto, la economía también parece difícil, con un costo nivelado de energía (LCoE) previsto entre US $ 1-2 por kWh: casi seis veces el precio minorista de la electricidad en los Estados Unidos.

No obstante, el proyecto avanza a todo vapor, impulsado por más de 100 millones de dólares estadounidenses en donaciones del presidente de Irvine Company, Donald Bren. Y ahora se anuncian los resultados de su prueba de prototipo orbital de primera fase.

El demostrador de energía solar espacial (SSPD-1) de 50 kg (110 lb) se cargó en una nave espacial Momentus Vigoride y se envió a una órbita baja por un cohete SpaceX el 3 de enero de este año. Fue diseñado para probar tres sistemas: el módulo DOLCE fue diseñado para probar el diseño y los mecanismos de implementación de las estructuras plegables y livianas que el equipo SSPP espera usar en una matriz más grande. Todavía está por comenzar a desarrollarse. El módulo ALBA estuvo allí para probar varios diseños diferentes de celdas solares para ver cuál sería más efectivo en el espacio, y estas pruebas están en curso.

Y el módulo MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) fue diseñado exclusivamente para la verificación en etapa inicial de la tecnología inalámbrica de transmisión de energía que tomaría la energía solar y la enviaría de regreso a la Tierra, dirigida precisamente a las estaciones receptoras en la superficie. sin piezas móviles en el transmisor.

Parte de esta secuencia de prueba de MAPLE involucró una demostración de transmisión de energía de corto alcance en la que una matriz de transmisores envió energía a dos matrices de receptores diferentes, a solo aproximadamente un pie (~ 30 cm) de distancia de los transmisores. Esta fue una oportunidad para validar la tecnología de dirección de haz del equipo, que no utiliza más que manipulación de fase e interferencia constructiva/destructiva entre ondas para dirigir con precisión los haces, en las duras temperaturas y el entorno de radiación del espacio. Y, efectivamente, el equipo pudo encender pequeños LED en cada receptor a voluntad.

"Hasta donde sabemos, nadie ha demostrado nunca la transferencia de energía inalámbrica en el espacio, incluso con costosas estructuras rígidas", dijo Ali Hajimiri, profesor de ingeniería eléctrica e ingeniería médica de Bren y codirector del equipo SSPP. "Lo estamos haciendo con estructuras ligeras flexibles y con nuestros propios circuitos integrados. Esta es la primera vez".

La unidad MAPLE también tiene una pequeña ventana a través de la cual el conjunto de transmisores pudo transmitir energía directamente a la Tierra, dirigida a una unidad receptora en el techo de un laboratorio de ingeniería en Caltech Pasadena. Y nuevamente, este experimento fue exitoso; el haz de energía se detectó en la estación terrestre, en el momento y la frecuencia esperados, y con el cambio de frecuencia correcto previsto en función de la distancia recorrida.

Esta no fue una cantidad útil de energía, pero valida la capacidad del equipo para apuntar con precisión un rayo de energía a grandes distancias y confirma que el equipo involucrado puede sobrevivir el viaje a la órbita.

"Los arreglos de transmisión de energía flexibles son esenciales para el diseño actual de la visión de Caltech de una constelación de paneles solares similares a velas que se despliegan una vez que alcanzan la órbita", dijo Sergio Pellegrino, profesor de ingeniería aeroespacial y civil Joyce and Kent Kresa y codirector. de la SSPP.

"De la misma manera que Internet democratizó el acceso a la información, esperamos que la transferencia de energía inalámbrica democratice el acceso a la energía", continuó Hajimiri. "No se necesitará ninguna infraestructura de transmisión de energía sobre el terreno para recibir esta energía. Eso significa que podemos enviar energía a regiones y áreas remotas devastadas por la guerra o un desastre natural".

Así que la tecnología para una matriz solar basada en el espacio está funcionando muy bien. Como se indicó anteriormente, la economía de un proyecto de este tipo en un entorno comercial no parece exactamente color de rosa, pero quién sabe qué tipo de trucos podría usar un buen jefe de negocios para cambiar esas tornas. Sin duda, un proyecto fascinante para seguir de cerca.

Fuente: Caltech