Ученые передали солнечную энергию из космоса на Землю с помощью спутника
Ученые разработали и успешно протестировали первую технологию для передачи электроэнергии из космоса на Землю. Сделать это удалось благодаря спутнику-передатчику MAPLE, который с помощью микроволн отправил электрический заряд в наземный приемник. Пока удалось передать всего 1 мВт энергии за раз, но это уже большой шаг в развитии космической энергетики.
Группа ученых из Калифорнийского технологического института под руководством Али Хаджимири в течение прошлого года проводила эксперименты по передаче энергии с орбитального спутника на Землю. Аппарат MAPLE (Microwave Array Power Transfer LEO Experiment) передал первый тестовый электрический заряд на Землю в марте 2023 года. Следующие восемь месяцев ученые продолжали тестировать технологию и анализировать полученные данные. В конце января 2024 года они поделились результатами в своей публикации.
MAPLE представляет собой небольшой спутник (кубсат) формата 6U площадью около 150 кв. см. Его солнечные батареи собирают энергию, после чего она преобразуется в радиочастотную с помощью антенных решеток. Затем две 16-канальные кремниевые радиочастотные интегральные схемы (RFIC) синтезируют луч радиочастотной мощности, который может быть передан на Землю. Специальное устройство на крыше лаборатории Мура Калифорнийского технологического института отслеживает местоположение MAPLE, а радиочастотный приемник получает поступающую от спутника энергию и преобразует ее в энергию постоянного тока.
Аппарат MAPLE вывела на околоземную орбиту ракета-носитель Falcon 9 компании SpaceX чуть больше года назад – 3 января 2023 года. Спустя ровно два месяца – 3 марта – ученые провели первый эксперимент по передаче энергии из космоса на Землю. Следующие попытки прошли 23 мая, 30 июня и 28 июля. Выяснилось, что спутник может посылать с орбиты 100 милливатт (мВт) энергии и быстро перенаправлять луч в другое место. Однако каждый раз на Земле удавалось получить всего 1 мВт. Как отмечают исследователи, несмотря на то, что в конце каждой попытки наблюдалось снижение мощности, 10-месячный эксперимент в целом прошел успешно, поскольку они продемонстрировали, что передача энергии из космоса возможна.
На Земле люди научились использовать Солнце для получения энергии, но у этой технологии есть свои недостатки. Например, в пасмурный дождливый день мощность солнечной батареи может упасть на 25%. Кроме того, такие системы не могут вырабатывать энергию в темное время суток. По мнению ученых, решить эту проблему можно, если расположить солнечные батареи на орбите и передавать полученную ими энергию на нашу планету.
По словам одного из исследователей, первый эксперимент по передаче энергии на Землю из космоса может привести к созданию космической солнечной электростанции, которая сможет снабжать энергией до 10 тыс. домов уже в течение следующего десятилетия. Для этого нужно будет развернуть орбитальную группировку спутников. Но чтобы такая система полноценно работала и могла передавать до 100 мВт, аппараты должны быть намного больше, чем MAPLE, и иметь площадь около 1 кв. м, отмечают авторы работы.
