Впервые в истории солнечная энергия была передана из космоса на Землю: Почему это важно?

Ученые продолжают искать чистые и устойчивые источники энергии. Одним из перспективных направлений в этой области считается разработка технологий, позволяющих улавливать солнечную энергию прямо в космосе и передавать ее на Землю. Недавно команда ученых из Калифорнийского технологического института (Caltech) добилась определенных успехов в этом направлении, собрав энергию с помощью орбитального спутника и передав ее на поверхность нашей планеты.

Речь идет о миссии Space Solar Power Demonstration (SSPD-1), которую осуществляет команда ученых из Space Solar Power Project (SSPP) при участии Indie Semiconductor Inc., Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA, Amazon Web Services и стартапа GuRu Wireless, являющегося одним из подразделений Caltech. Совместные усилия позволили ученым собрать энергию на орбите Земли и передать ее на поверхность планеты, что можно считать значительным достижением. Подробности работы были опубликованы в статье исследователей на платформе arXiv.

На Земле люди научились использовать солнечный свет для получения энергии, но даже самые современные технологии имеют свои ограничения. Например, в пасмурный дождливый день мощность солнечных батарей может снизиться на 25%, и они не могут генерировать энергию в темное время суток. В то время как солнечные панели на орбите способны непрерывно производить энергию, если они ориентированы так, чтобы постоянно получать солнечный свет. Теперь ученым предстоит разработать надежный способ передачи энергии с орбиты на Землю, где ее можно будет использовать для питания предприятий, домов и других объектов.

Эксперимент ученых стал возможен благодаря устройству Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment (MAPLE), с помощью которого осуществлялась передача энергии из космоса на Землю. Это устройство выполнено в виде небольшого спутника CubeSat размером 6U и способно принимать солнечную энергию с помощью фотоэлектрических элементов. Затем MAPLE использует выпрямляющие антенные решетки для преобразования солнечной энергии в радиочастотную энергию. После этого синтезируется луч радиочастотной энергии и передается на Землю. Оборудование для приема и преобразования сигнала в постоянный ток, а также для отслеживания положения MAPLE, расположено на крыше лаборатории Мура в Caltech.

Миссия началась 3 января 2023 года, когда исследовательский аппарат был доставлен на низкую околоземную орбиту с использованием ракеты-носителя SpaceX Falcon 9. Через два месяца ученые начали эксперименты с MAPLE, и миссия была признана успешной. В будущем исследователи планируют создать созвездие спутников типа SPPD-1, которое сможет передавать энергию на Землю для питания 10 тыс. домохозяйств. Однако это еще далеко, поскольку в настоящее время MAPLE улавливает от 175 до 251 мВт энергии в космосе, и только 1 мВт доходит до земной станции.