Introduzione
Il prototipo di energia solare spaziale, denominato SSPD-1 (Space Solar Power Demonstrator-1), lanciato in orbita a gennaio, ha dimostrato con successo la trasmissione di energia senza fili nello spazio e ha inviato energia rilevabile sulla Terra. Il prototipo, che include MAPLE, un trasmettitore di microonde leggero e flessibile, conferma la fattibilità dell’energia solare spaziale, che può fornire energia abbondante e affidabile a livello globale senza infrastrutture di trasmissione terrestri.
Il prototipo SSPD-1 e il progetto MAPLE
Il prototipo SSPD-1
Il prototipo SSPD-1 è operativo e ha dimostrato la sua capacità di trasmettere senza fili energia nello spazio e di inviare energia rilevabile sulla Terra per la prima volta. La trasmissione di energia senza fili è stata dimostrata da MAPLE, una delle tre tecnologie chiave testate dal SSPD-1, il primo prototipo spaziale del Progetto di Energia Solare Spaziale (SSPP) del Caltech. L’obiettivo del SSPP è di raccogliere energia solare nello spazio e trasmetterla alla superficie terrestre.
Il progetto MAPLE
MAPLE, acronimo di Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment, è uno dei tre esperimenti chiave all’interno di SSPD-1. Consiste in un array di trasmettitori di energia a microonde leggeri e flessibili, alimentati da chip elettronici personalizzati costruiti utilizzando tecnologie al silicio a basso costo. Utilizza l’array di trasmettitori per inviare l’energia alle posizioni desiderate. Per la fattibilità del SSPP, gli array di trasmissione di energia dovranno essere leggeri per minimizzare la quantità di carburante necessaria per inviarli nello spazio, flessibili in modo da poter essere piegati in un pacchetto trasportabile in un razzo e una tecnologia a basso costo nel complesso.
Funzionamento e risultati di MAPLE
Funzionamento di MAPLE
MAPLE è stato sviluppato da un team del Caltech guidato da Ali Hajimiri, professore di Ingegneria Elettrica e Ingegneria Medica e co-direttore del SSPP. “Attraverso gli esperimenti che abbiamo condotto finora, abbiamo ricevuto la conferma che MAPLE può trasmettere con successo energia ai ricevitori nello spazio”, afferma Hajimiri. ”Siamo stati anche in grado di programmare l’array per indirizzare la sua energia verso la Terra, che abbiamo rilevato qui al Caltech. L’avevamo, ovviamente, testato sulla Terra, ma ora sappiamo che può sopravvivere al viaggio nello spazio e funzionare lì”.
Risultati di MAPLE
MAPLE dispone di due array di ricevitori separati posizionati a circa 30 centimetri dal trasmettitore per ricevere l’energia, convertirla in elettricità a corrente continua (DC) e utilizzarla per illuminare un paio di LED per dimostrare la sequenza completa di trasmissione di energia senza fili a distanza nello spazio. MAPLE ha testato questo nello spazio accendendo ogni LED individualmente e passando avanti e indietro tra di loro. L’esperimento non è sigillato, quindi è soggetto all’ambiente ostile dello spazio, comprese le ampie oscillazioni di temperatura e la radiazione solare che un giorno dovranno affrontare le unità SSPP su larga scala.
Conclusioni
L’energia solare spaziale offre un modo per attingere alla praticamente illimitata fornitura di energia solare nello spazio esterno, dove l’energia è costantemente disponibile senza essere soggetta ai cicli di giorno e notte, alle stagioni e alla copertura nuvolosa, potenzialmente producendo otto volte più energia rispetto ai pannelli solari in qualsiasi località sulla superficie terrestre. Quando sarà pienamente realizzato, il SSPP implementerà una costellazione di astronavi modulari che raccolgono la luce solare, la trasformano in elettricità, poi la convertono in microonde che verranno trasmesse senza fili su lunghe distanze a dove è necessaria, comprese le località che attualmente non hanno accesso a un’alimentazione affidabile.
Prospettive future
“Allo stesso modo in cui internet ha democratizzato l’accesso alle informazioni, speriamo che la trasmissione di energia senza fili democratizzi l’accesso all’energia”, afferma Hajimiri. “Non sarà necessaria alcuna infrastruttura di trasmissione di energia a terra per ricevere questa energia. Ciò significa che possiamo inviare energia a regioni remote e aree devastate dalla guerra o dai disastri naturali”. Il progetto SSPP ha avuto inizio nel 2011 grazie al filantropo Donald Bren, presidente della Irvine Company e membro a vita del Consiglio di Amministrazione del Caltech, che ha deciso di finanziare il progetto. Il prototipo SSPD-1 rappresenta un passo importante verso la realizzazione di questo ambizioso progetto.