Pesquisadores transmitem espaço

A energia solar espacial fornece uma maneira de aproveitar o suprimento praticamente ilimitado de energia solar no espaço sideral. A energia solar do espaço está continuamente disponível, não sujeita aos ciclos de dia e noite, estações e cobertura de nuvens, que podem produzir até oito vezes mais energia do que os painéis solares em qualquer lugar da superfície da Terra.

No entanto, armazenar energia solar espacial, transmiti-la para a Terra e usá-la ainda é um desafio.

Para superar esse problema, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) desenvolveram um arranjo de micro-ondas para o experimento de baixa órbita de transferência de energia (MAPLE), destinado a gerar e transmitir energia solar do espaço para a superfície da Terra.

O protótipo de energia solar espacial lançado em órbita em janeiro já está operacional. Ele demonstrou sua capacidade de transmitir energia sem fio no espaço e transmitir energia detectável para a Terra pela primeira vez.

Sendo testado pelo Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1), é o primeiro protótipo espacial do Projeto de Energia Solar Espacial da Caltech (SSPP) que visa coletar energia solar no espaço e transmiti-la para a superfície da Terra.

O MAPLE consiste em transmissores de energia de microondas leves e flexíveis alimentados por chips eletrônicos personalizados construídos com tecnologia de silício de baixo custo. Ele usa uma série de transmissores para transmitir a energia para os locais desejados.

Para que o SSPP seja viável, as matrizes de transmissão de energia devem ser leves para minimizar a quantidade de combustível necessária para enviá-las ao espaço, flexíveis o suficiente para serem dobradas em um pacote que pode ser transportado em um foguete e tecnologia geral de baixo custo.

Usando interferência construtiva e destrutiva entre transmissores, um banco de transmissores de energia pode mudar o foco e a direção da energia que irradia sem nenhuma peça móvel. Uma matriz de transmissores usa um elemento de controle precisamente cronometrado para focar dinamicamente a energia em um local desejado usando uma combinação coerente de ondas eletromagnéticas. Devido a isso, a maior parte da energia é transmitida para o local desejado.

Para receber a energia, o MAPLE apresenta duas matrizes de receptores separadas localizadas a cerca de um pé de distância do transmissor. Em seguida, ele converte a energia em eletricidade de corrente contínua (CC) e a utiliza para acender um par de LEDs para mostrar a sequência completa da transmissão de energia sem fio à distância no espaço. A MAPLE testou isso acendendo cada LED individualmente no espaço e movendo-se para frente e para trás entre eles. O experimento não é fechado, por isso está sujeito ao ambiente hostil do espaço, incluindo as grandes oscilações de temperatura e radiação solar que as unidades SSPP de grande escala enfrentarão um dia.

O MAPLE também inclui uma pequena janela através da qual o array pode transmitir a energia. Essa energia transmitida foi então detectada por um receptor no telhado do Laboratório de Engenharia Gordon e Betty Moore no campus da Caltech em Pasadena.

De acordo com os pesquisadores, o sinal recebido apareceu no tempo e na frequência esperados e teve a mudança de frequência correta conforme previsto com base em sua viagem desde a órbita.

Através dos experimentos que os pesquisadores realizaram até agora, eles receberam a confirmação de que o MAPLE pode transmitir energia com sucesso para receptores no espaço. Os pesquisadores também conseguiram programar a matriz para direcionar sua energia para a Terra, que eles detectaram no Caltech.

"Até onde sabemos, ninguém jamais demonstrou a transferência de energia sem fio no espaço, mesmo com estruturas rígidas caras. Estamos fazendo isso com estruturas flexíveis e leves e com nossos próprios circuitos integrados. Esta é a primeira vez", diz Ali Hajimiri , Bren Professor de Engenharia Elétrica e Engenharia Médica e co-diretor da SSPP.

"Da mesma forma que a internet democratizou o acesso à informação, esperamos que a transferência de energia sem fio democratize o acesso à energia", diz Hajimiri. "Nenhuma infraestrutura de transmissão de energia será necessária no solo para receber essa energia. Isso significa que podemos enviar energia para regiões remotas e áreas devastadas por guerras ou desastres naturais."