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Un innovador prototipo de energía solar espacial desarrollado por el Proyecto de Energía Solar Espacial (SSPP) de Caltech ha logrado un hito significativo, demostrando con éxito la transmisión de energía inalámbrica en el espacio por primera vez. Denominado Space Solar Power Demonstrator-1 (SSPD-1), el prototipo emplea Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment (MAPLE) para transmitir energía de forma inalámbrica desde el espacio a la Tierra, aprovechando el potencial de los paneles solares en el espacio. energía solar. Este notable logro nos acerca más a la realización de la energía solar basada en el espacio como una fuente de energía confiable y abundante.

Space Solar Power representa una solución transformadora capaz de aprovechar energía solar virtualmente ilimitada en el espacio a través de satélites solares. Sin restricciones terrestres como los ciclos de día y noche, las estaciones o la nubosidad, esta tecnología de vanguardia está preparada para revolucionar el acceso global a la energía, proporcionando una fuente de energía renovable constante y abundante. La tecnología podría proporcionar gigavatios de energía desde el espacio. Es importante destacar que mantiene la promesa de democratizar el acceso a la energía, extendiendo los beneficios a regiones remotas y áreas afectadas por guerras o desastres naturales.

El SSPD-1 es un proyecto integral que abarca tres experimentos clave: MAPLE, DOLCE y ALBA. MAPLE se concentra en la transmisión de energía inalámbrica, DOLCE demuestra la arquitectura y los mecanismos de despliegue de naves espaciales modulares y ALBA evalúa la eficacia de diferentes células fotovoltaicas en el exigente entorno espacial.

"La demostración de la transferencia de energía inalámbrica en el espacio utilizando estructuras livianas es un paso importante hacia la energía solar espacial y un amplio acceso a ella a nivel mundial", dice Harry Atwater, presidente de liderazgo de Otis Booth de la División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas; Profesor Howard Hughes de Física Aplicada y Ciencia de los Materiales; Director de Liquid Sunlight Alliance; y uno de los investigadores principales del proyecto. Los paneles solares ya se utilizan en el espacio para alimentar la Estación Espacial Internacional, por ejemplo, pero para lanzar y desplegar paneles lo suficientemente grandes como para proporcionar energía a la Tierra, SSPP tiene que diseñar y crear sistemas de transferencia de energía de energía solar que sean ultraligeros, baratos y y flexible

MAPLE se concentra en la transmisión de energía inalámbrica, un elemento crucial en el proyecto de energía solar espacial.

Desarrollado por un equipo dirigido por Ali Hajimiri, MAPLE es un experimento clave dentro de SSPD-1, que consiste en una serie de transmisores de potencia de microondas livianos y flexibles impulsados ​​por chips electrónicos personalizados. El diseño de MAPLE es deliberadamente liviano, flexible y rentable, lo que subraya la viabilidad económica de la energía solar basada en el espacio y la idea de energía renovable desde el espacio. El prototipo ya ha demostrado su capacidad para transmitir energía con éxito a receptores en el espacio y dirigir su energía hacia la Tierra.

"A través de los experimentos que hemos realizado hasta ahora, recibimos la confirmación de que MAPLE puede transmitir energía con éxito a los receptores en el espacio", dice Hajimiri. "También pudimos programar la matriz para dirigir su energía hacia la Tierra, lo que detectamos aquí en Caltech. Por supuesto, la probamos en la Tierra, pero ahora sabemos que puede sobrevivir al viaje al espacio y operar allí. ."

Dentro del proyecto SSPD-1, DOLCE sirve como un experimento crucial que muestra el esquema de empaquetado y los mecanismos de despliegue de la nave espacial modular. ALBA, otro experimento importante, consiste en probar 32 tipos diferentes de células fotovoltaicas en el desafiante entorno espacial. Esta evaluación tiene como objetivo identificar las células más eficaces para futuros sistemas de energía solar basados ​​en el espacio.

La nave espacial Momentus Vigoride desempeñó un papel fundamental en el proyecto SSPD-1, permitiendo el transporte de los prototipos al espacio. Lanzada a bordo de un cohete SpaceX en la misión Transporter-6, esta nave espacial ofreció un apoyo crítico a Caltech al proporcionar servicios de datos, comunicación y telemetría, asegurando así el rendimiento óptimo de los prototipos.

Empleando un sofisticado sistema de interferencia constructiva y destructiva entre transmisores individuales, el sistema MAPLE puede cambiar el enfoque y la dirección de la energía transmitida sin partes móviles. Esta precisión permite que la mayor parte de la energía se transmita precisamente donde se necesita.

MAPLE presenta dos conjuntos de receptores separados ubicados cerca del transmisor para recibir la energía transmitida, convertirla en electricidad de corriente continua (CC) y encender los LED, lo que demuestra la transmisión de energía inalámbrica en el espacio. El experimento ha detectado con éxito la energía transmitida en la Tierra, validando su efectividad en condiciones del mundo real.

"Hasta donde sabemos, nadie ha demostrado nunca la transferencia de energía inalámbrica en el espacio, incluso con estructuras rígidas costosas. Lo estamos haciendo con estructuras livianas flexibles y con nuestros propios circuitos integrados. Esta es la primera vez", dice Hajimiri.

La energía solar espacial representa no solo un avance tecnológico, sino también una herramienta importante en nuestra lucha contra el cambio climático. Al aprovechar la energía solar virtualmente ilimitada en el espacio, podemos reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles y, por lo tanto, reducir significativamente las emisiones de carbono. Esta transición a las energías renovables es clave para mitigar los efectos del cambio climático.

Además, la energía solar espacial, a diferencia de las fuentes de energía renovables terrestres, no depende del clima ni de las variaciones estacionales, lo que proporciona una fuente estable y continua de energía limpia. Por lo tanto, el despliegue exitoso de sistemas de energía solar en el espacio podría hacer una contribución sustancial a los esfuerzos globales para la transición hacia economías sostenibles y bajas en carbono.

Space Solar Power ofrece una solución prometedora para aprovechar la abundante energía solar en el espacio sin las limitaciones de los ciclos diurnos y nocturnos, las estaciones y la nubosidad. El SSPP prevé el despliegue de una constelación de naves espaciales modulares que recojan la luz solar a través de paneles solares, la conviertan en electricidad y la transmitan de forma inalámbrica como microondas a grandes distancias. Esta tecnología podría superar significativamente a los paneles solares tradicionales en la Tierra.

Si bien la demostración exitosa de MAPLE de la transmisión de energía inalámbrica en el espacio es un logro innovador, se necesita más investigación para abordar las posibles irregularidades dentro del sistema. Las evaluaciones en curso de los elementos individuales dentro del sistema ayudarán a identificar y corregir cualquier problema, proporcionando información valiosa para el desarrollo de futuros sistemas de energía solar basados ​​en el espacio. El equipo de Caltech sigue dedicado a mejorar la tecnología y mejorar su eficiencia, allanando así el camino para una nueva generación de energía solar espacial.