Πρόοδος επίδειξης ηλιακής ενέργειας με βάση το διάστημα

Το διαστημικό έργο ηλιακής ενέργειας (SSPP) στο Caltech λειτουργεί να αναπτύξει έναν αστερισμό αρθρωτών διαστημικών σκαφών που συλλέγουν το ηλιακό φως, το μετατρέπουν σε ηλεκτρική ενέργεια και μετά μεταδίδουν ασύρματα την ηλεκτρική ενέργεια όπου χρειάζεται—συμπεριλαμβανομένων των τόπων που επί του παρόντος δεν έχουν πρόσβαση σε αξιόπιστη ισχύ.

Σε διάστημα δύο ετών, έχουν κατασκευάσει και επιδείξει δύο πρωτότυπα πλακάκια. Αυτό είναι το βασικό αρθρωτό στοιχείο που συλλαμβάνει το φως του ήλιου και μεταδίδει τη δύναμη. Μέσα από αυτή τη διαδικασία, έμαθαν πολλά πράγματα για το πώς να σχεδιάζουν εξαιρετικά ολοκληρωμένα και εξαιρετικά ελαφριά συστήματα αυτού του είδους. Το δεύτερο διαστημικό πρωτότυπο πλακίδιο ηλιακής ενέργειας είναι 33 τοις εκατό ελαφρύτερο από το πρώτο.

Τα αρθρωτά πλακίδια κλιμακώνονται σε μεγαλύτερη διάταξη. Τοποθετούνται σε μια πολύ εύκαμπτη κατασκευή που μπορεί να διπλωθεί για να χωρέσει σε όχημα εκτόξευσης. Μόλις αναπτυχθεί, η δομή επεκτείνεται και τα πλακίδια λειτουργούν συντονισμένα και συγχρονισμένα για να παράγουν ενέργεια, να τη μετατρέψουν και να τη μεταφέρουν ακριβώς εκεί που τη χρειάζεστε και πουθενά αλλού.

Η Caltech εργάζεται σε τρεις ή τέσσερις τεχνολογικές ανακαλύψεις που, σε συνδυασμό, θα μεταμορφώσουν τον τρόπο με τον οποίο η διαστημική ηλιακή ενέργεια.

Επάνω – Μια σειρά από μικρά ηλιακά πάνελ που αποτελούν μέρος του Space Solar Power Project ενσωματώνουν φωτοβολταϊκά, κύκλωμα μεταφοράς ισχύος και ενσωματώνουν σύστημα διεύθυνσης δέσμης.
Πίστωση: Caltech

Χρησιμοποιώντας νέες τεχνικές αναδίπλωσης, εμπνευσμένες από το origami, είναι σε θέση να μειώσουν σημαντικά τις διαστάσεις ενός γιγαντιαίου διαστημικού σκάφους για εκτόξευση. Η συσκευασία είναι τόσο σφιχτή που ουσιαστικά δεν έχει κενά.

Η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας στο διάστημα βασίζεται σε πρωτοποριακές προόδους σε τρεις κύριους τομείς:
* Η ερευνητική ομάδα της Atwater σχεδιάζει εξαιρετικά ελαφριά φωτοβολταϊκά υψηλής απόδοσης (υλικά που μετατρέπουν το φως σε ηλεκτρισμό) που είναι βελτιστοποιημένα για διαστημικές συνθήκες και συμβατά με ένα ενσωματωμένο αρθρωτό σύστημα μετατροπής και μετάδοσης ισχύος.

* Η ερευνητική ομάδα του Hajimiri αναπτύσσει τη χαμηλού κόστους και ελαφριά τεχνολογία που απαιτείται για τη μετατροπή της ισχύος συνεχούς ρεύματος σε ισχύ ραδιοσυχνοτήτων (η οποία χρησιμοποιείται για τη μετάδοση σημάτων κινητού τηλεφώνου, για παράδειγμα) και την αποστολή της στη Γη ως μικροκύματα. Η διαδικασία είναι ασφαλής, εξηγεί ο Χατζιμίρι. Η μη ιονίζουσα ακτινοβολία στην επιφάνεια είναι σημαντικά λιγότερο επιβλαβής από το να στέκεσαι στον ήλιο. Επιπλέον, το σύστημα θα μπορούσε να τερματιστεί γρήγορα σε περίπτωση βλάβης ή δυσλειτουργίας.

* Η ομάδα της BPellegrino εφευρίσκει αναδιπλούμενες, εξαιρετικά λεπτές και υπερελαφριές διαστημικές κατασκευές για να υποστηρίξει τα φωτοβολταϊκά καθώς και τα εξαρτήματα που χρειάζονται για τη μετατροπή, τη μετάδοση και την κατεύθυνση της ισχύος ραδιοσυχνοτήτων εκεί που χρειάζεται.
Η βασική μονάδα του συστήματος που οραματίζονται οι ερευνητές είναι ένα πλακίδιο 4 ιντσών επί 4 ιντσών που ζυγίζει λιγότερο από το ένα δέκατο της ουγγιάς. Εκατοντάδες χιλιάδες από αυτά τα πλακάκια θα συνδυάζονταν σε ένα σύστημα ιπτάμενων δορυφόρων σαν χαλί που, μόλις ξεδιπλωθούν, θα δημιουργούσαν μια επιφάνεια συλλογής ηλιακού φωτός που έχει μέγεθος 3.5 τετραγωνικά μίλια.

Οι εργασίες για το SSPP έχουν υποστηριχθεί με περισσότερα από 100 εκατομμύρια δολάρια σε χρηματοδότηση από τον Donald Bren, πρόεδρο της Irvine Company και ισόβιο μέλος της κοινότητας του Caltech, και τη σύζυγό του, Brigitte Bren, διαχειριστή του Caltech. Η Northrup Grumman Corporation παρείχε χρηματοδότηση για αρχικές μελέτες σκοπιμότητας.