ВМС США успешно передает энергию из космоса на Землю

Панель, известная как фотоэлектрический радиочастотный антенный модуль (PRAM), была впервые запущена в мае 2020 года и была прикреплена к беспилотному дрону Пентагона X-37B, чтобы использовать солнечный свет для преобразования в электричество. Дрон совершает цикл вокруг Земли каждые 90 минут.

Панель предназначена для наилучшего использования света в космосе, который не проходит через атмосферу, и поэтому сохраняет энергию синих волн, что делает его более мощным, чем солнечный свет, достигающий Земли. Синий свет рассеивается при входе в атмосферу, поэтому небо кажется голубым.

«Мы получаем много дополнительного солнечного света в космосе только из-за этого,— сказал Пол Джаффе, со-разработчик проекта.

Последние эксперименты показывают, что панель размером 12 × 12 дюймов способна производить около 10 Вт энергии для передачи. Этого достаточно для питания планшетного компьютера.

Но проект предусматривает набор из десятков панелей, и, если его увеличить, его успех может революционизировать как генерацию энергии, так и ее распределение в отдаленные уголки земного шара. Это могло бы внести свой вклад в крупнейшие энергосети Земли.

«Некоторые видения предполагают, что космическая солнечная энергия сопоставима с крупнейшими сегодня электростанциями или превышает их — несколько гигаватт — этого достаточно для города,» он сказал.

Устройство еще не отправило энергию прямо на Землю, но эта технология уже была проверена. Если проект превратится в огромные космические солнечные антенны шириной в несколько километров, они смогут излучать микроволны, которые затем будут преобразованы в бестопливное электричество в любую часть планеты в любой момент.

«Уникальное преимущество спутников на солнечной энергии перед любым другим источником энергии — это глобальная проницаемость,— сказал Джефф. «Вы можете отправить электроэнергию в Чикаго, а через долю секунды, если вам нужно, отправить ее вместо этого в Лондон или Бразилию.”

Но ключевым фактором, который необходимо доказать, является экономическая жизнеспособность. «Строить оборудование для космоса дорого,» он сказал. «И те [costs] за последние 10 лет, наконец, начали снижаться.”

У строительства в космосе есть некоторые преимущества. «На Земле у нас есть эта надоедливая гравитация, которая помогает удерживать вещи на месте, но становится проблемой, когда вы начинаете строить очень большие объекты, поскольку они должны выдерживать собственный вес,— сказал Джефф.

Миссия американского космического самолета X-37B окутана секретом, а эксперимент PRAM является одной из немногих деталей, известных его предназначению. В январе Джефф и со-руководитель PRAM Крис ДеПума опубликовали первые результаты своих экспериментов в Журнале IEEE микроволн. Эксперимент работает!

Проект финансируется и разрабатывается Пентагоном, Фондом повышения оперативного энергетического потенциала (OECIF) и Лабораторией военно-морских исследований США в Вашингтоне, округ Колумбия.

Решение во время стихийных бедствий

Температура, при которой работает PRAM, является ключевой. По словам Джеффа, более холодная электроника более эффективна, и ее способность генерировать электроэнергию ухудшается по мере нагрева. Низкая околоземная орбита X-37B означает, что он проводит около половины каждой 90-минутной петли в темноте и, следовательно, на холоде.

Любая будущая версия PRAM может находиться на геостационарной орбите, а это означает, что цикл занимает около суток, в течение которых устройство будет в основном находиться на солнечном свете, поскольку оно перемещается намного дальше от Земли.

В эксперименте использовались нагреватели, чтобы попытаться поддерживать PRAM при постоянной теплой температуре, чтобы доказать, насколько эффективен он был бы, если бы он кружил на расстоянии 36000 километров от Земли.

Это сработало. «Следующий логический шаг — увеличить его до большей площади, которая собирает больше солнечного света, преобразует больше в микроволны,— сказал Джефф.

Помимо этого, ученым придется проверить отправку энергии обратно на Землю. Панели будут точно знать, куда направить микроволны, и не направить их случайно не в ту цель, используя технику, называемую «ретро-направленное управление лучом». Это отправляет пилот-сигнал от целевой антенны на Земле к панелям в космосе.

СВЧ-лучи будут передаваться только после приема пилот-сигнала, что означает, что приемник был на месте внизу и готов.

Микроволны, которые на Земле легко превратить в электричество, могут быть отправлены в любую точку планеты с помощью приемника.

Гигантский космический лазер?

Он также развеял любые будущие опасения, что злоумышленники могут использовать эту технологию для создания гигантского космического лазера.

Размер антенны, необходимой для направления энергии для создания разрушающего луча, был бы настолько огромен, что это можно было бы заметить через годы или месяцы, необходимые для сборки. «Было бы чрезвычайно трудно, если не невозможно,” использовать солнечную энергию из космоса.

ДеПума сказал, что технология, если она будет доступна сегодня, сразу же найдет применение при стихийных бедствиях, когда обычная инфраструктура разрушится.

Допустим, ваша семья живет в Техасе, и все они живут без электричества прямо сейчас посреди холодного фронта, потому что сеть перегружена. Что ж, если бы у вас была такая система, вы могли бы перенаправить туда некоторую власть, и тогда у вашей бабушки снова было бы тепло в доме. Магия!