Il prototipo era stato lanciato a gennaio a bordo di un Falcon 9 della SpaceX e il 3 marzo scorso, ha dimostrato che è possibile attingere a una fornitura illimitata e sempre disponibile di energia solare

Il trasferimento wireless è stato ottenuto dal Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment (MAPLE), una serie di trasmettitori di potenza a microonde flessibili e leggeri. MAPLE è uno dei uno dei tre esperimenti chiave all'interno di SSPD-1, il primo prototipo spaziale del Caltech Space Solar Power Project (SSPP).

"Attraverso gli esperimenti che abbiamo eseguito finora, abbiamo ricevuto la conferma che MAPLE può trasmettere energia con successo ai ricevitori nello spazio", ha detto Ali Hajimiri, che ha guidato il team. "Siamo stati anche in grado di programmare l'array per dirigere la sua energia verso la Terra, che abbiamo rilevato qui al Caltech. Ovviamente l'avevamo testato sulla Terra ma ora sappiamo che può sopravvivere al viaggio nello spazio e può operare anche lì"


Cosa ha fatto MAPLE

MAPLE ha dimostrato la trasmissione di energia in modalità wireless attraverso lo spazio inviando energia da un trasmettitore a due array di ricevitori separati a circa 30 centimetri di distanza, dove è stata trasformata in elettricità a corrente continua (CC) Questa è stata utilizzata poi per illuminare una coppia di LED, dimostrando così la trasmissione di energia wireless nello spazio. .
Il 22 maggio, lo strumento ha anche irradiato energia verso la Terra, dove è stata ricevuta da una minuscola finestra installata nell'unità al tetto del Gordon and Betty Moore Laboratory of Engineering nel campus del Caltech a Pasadena. "Il segnale ricevuto è apparso all'ora e alla frequenza previste e ha avuto il giusto spostamento di frequenza come previsto in base a il suo viaggio dall'orbita", dice il comunicato.

Poiché MAPLE non è sigillato, l'esperimento ha anche dimostrato la sua capacità di funzionare nel duro ambiente spaziale, dove è soggetto a grandi oscillazioni di temperatura ed è esposto all'intensa radiazione solare.

In un video del Caltech, Hajimiri ha spiegato come la trasmissione wireless di energia attraverso lo spazio si basi su un fenomeno quantistico chiamato "interferenza", legata alla natura ondulatoria della luce.
Quando due onde luminose in fase si sovrappongono, si allineano e i picchi delle onde si incontrano, creano un picco maggiore con un'altezza che è la somma dei due picchi originari (interferenza costruttiva). Se, invece, le onde di luce sono sfasate e si sovrappongono mentre sono disallineate, un picco può incontrare un avvallamento nell'onda ed entrambi vengono annullati (interferenza distruttiva).
"Se hai più fonti che operano di concerto, nella stessa fase, puoi effettivamente dirigere l'energia in una direzione in modo che tutte si sommeranno solo in una direzione e si annulleranno a vicenda in tutte le altre direzioni", ha detto Hajimiri. "Allo stesso modo in cui una lente d'ingrandimento può focalizzare la luce in un piccolo punto, puoi effettivamente controllare i tempi in modo tale da poter focalizzare tutta quell'energia in un'area più piccola rispetto all'area con cui hai iniziato".

Controllando con precisione i tempi di questo processo, la direzione dell'energia può essere regolata molto rapidamente su una scala di nanosecondi e l'energia può essere reindirizzata a ricevitori spaziali o persino sulla Terra. Ciò consente di dirigere l'energia verso la posizione desiderata e da nessun'altra parte con un altro grande vantaggio: il processo non necessità di parti meccaniche in movimento.
L'array del trasmettitore, quindi, utilizza precisi elementi di controllo della temporizzazione per focalizzare dinamicamente la potenza in modo selettivo sulla posizione desiderata utilizzando l'aggiunta coerente di onde elettromagnetiche.

Utilizzando l'interferenza costruttiva e distruttiva tra i singoli trasmettitori, un banco di trasmettitori di potenza è in grado di spostare il focus e la direzione dell'energia che emette, senza alcuna parte in movimento.

Follow-up

Hajimiri e il suo team stanno ora valutando le prestazioni delle singole unità che compongono MAPLE. un processo scrupoloso che richiederà fino a sei mesi per essere completato. Ciò consentirà loro di fornire feedback che guideranno lo sviluppo di versioni future.

SSPP alla fine consisterà in una costellazione di veicoli spaziali modulari che raccoglieranno la luce solare, la trasformeranno in elettricità e la irradieranno su vaste distanze, inclusa la Terra, dove è necessaria l'energia.


I test chiave di SSPP

L'esperimento attuale si compone di tre dimostrazioni chiave per testare la tecnologia e rappresenta un'importante pietra miliare nel progetto che promette di trasformare in realtà quella che una volta era considerata fantascienza.

Un giorno, l'energia solare spaziale potrebbe costituire una fonte illimitata di energia per il nostro pianeta, raccolta direttamente nello spazio dove la radiazione solare è costantemente disponibile senza essere soggetta ai cicli del giorno e della notte, alle stagioni e alla copertura nuvolosa. Quando sarà completamente realizzato, SSPP dispiegherà una costellazione di veicoli spaziali modulari atti a raccogliere la luce solare, trasformarla in elettricità e quindi, a trasmetterla in modalità wireless su lunghe distanze ovunque sia necessaria, anche in luoghi che attualmente non hanno accesso a un'alimentazione affidabile.

L'SSPD si compone di tre esperimenti chiave:

- DOLCE (Deployable on-Orbit ultraLight Composite Experiment): una struttura che misura 1,8 per 1,8 metri che dimostra l'architettura, lo schema di confezionamento e i meccanismi di dispiegamento del veicolo spaziale modulare che alla fine costituirà una costellazione su scala chilometrica formando una centrale elettrica;

- ALBA: una raccolta di 32 diversi tipi di celle fotovoltaiche (FV), per consentire una valutazione dei tipi di celle più efficaci nell'ambiente punitivo dello spazio;

- MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment): una serie di trasmettitori di potenza a microonde leggeri e flessibili con un preciso controllo della temporizzazione che focalizza la potenza in modo selettivo su due diversi ricevitori per dimostrare la trasmissione di potenza wireless a distanza nello spazio.

Un quarto componente aggiuntivo di SSPD è una scatola di elettronica che si interfaccia con il computer Vigoride e controlla i tre esperimenti.