美國加州理工學院的「太陽能收集器」年初跟隨SpaceX的「獵鷹9號」火箭升空,如今太空太陽能原型已經開始運行,證明能在太空中無線傳輸電力,而且還可以向地球發射足以探測到的電力。
加州理工學院的太空太陽能計劃(Space Solar Power Project,SSPP)旨在善加利用太空中的清潔能源,軌道太陽能設備基本上可以24小時全年無休收集陽光,不用考慮到任何天氣條件跟日夜,因此理論上來說,太空太陽能潛力每平方米是地球上的8倍。
不過這一切都不便宜,畢竟要把太陽能板發射到太空,均化成本(LCoE)落在每度電1-2美元之間,幾乎是美國零售電價的6倍。
而加州理工學院今年1月初將原型空間太陽能演示器(Space Solar Power Demonstrator,SSPD)送入軌道中,50公斤重的原型機由三大項研究組成,包括:
SSPP聯合主任兼電機工程和醫學工程教授Ali Hajimiri表示,至今的實驗顯示,MAPLE可以成功將電力發送到太空中的接收器,通過編輯數組程序還可以將電力輸向地球,我們已經在加州理工學院檢測到。
MAPLE有兩個獨立的接收器數組,距離發射器約1英尺,主要用來接收能量並轉換為直流電(DC)電點亮一對LED。目前MAPLE實驗就在太空中試圖單獨點亮每個LED,並來回切換測試,且該實驗也不是密封環境,也能考驗是否能撐過太空惡劣環境,包括寬溫度波動和太陽輻射。
Hajimiri指出,就我們所知,即使使用昂貴的剛性結構,也沒有人在太空中展示過無線能量傳輸,如今我們正在通過靈活的輕質結構、自己開發的集成電路來首次實現。
MAPLE設備還包括一個小小窗口,主要通過它來發射能量。團隊在加州理工學院帕薩迪納校區高登和貝蒂摩爾工程實驗室的屋頂上接收器檢測到的,團隊在預期的時間和頻率上接受到信號,根據從軌道的行程具有正確的頻移。
除了證明發射器能倖存並保有性能,該實驗還有反饋機制,其中電力傳輸天線16個為一組,每個再由柔性集成電路晶片驅動,Hajimiri團隊正以小規模的干擾模式和測量各組合之間的差異,來評估系統內單一組件的性能,需要整理不規則現象、還要追溯到各個單元,可能需要長達六個月的時間才能完全完成。
(首圖來源:加州理工學院)