Για πρώτη φορά στην ιστορία, ένας δορυφόρος μετέδωσε ενέργεια από το διάστημα στη Γη
Σε αυτό το πλαίσιο, η ικανότητα σύλληψης της ηλιακής ενέργειας απευθείας από το διάστημα και η μετάδοσή της στη Γη είναι ένας πολλά υποσχόμενος τομέας εφαρμοσμένης έρευνας.
Πρόσφατα, μια ομάδα ερευνητών από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech) έκανε ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός επιδεικνύοντας με επιτυχία την ασύρματη μετάδοση ηλιακής ενέργειας από το διάστημα.
Αυτή η ανακάλυψη, τεκμηριωμένη σε μια σειρά πειραμάτων που διεξήχθησαν από το Space Solar Power Project (SSPP) του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας και περιγράφεται λεπτομερώς στην πλατφόρμα arXiv, θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για μια νέα εποχή στην παραγωγή ενέργειας, προσφέροντας μια πιθανή λύση στους σημαντικούς περιορισμούς των επίγειων ηλιακών συστημάτων (δηλαδή, τα καιρικά πρότυπα [καιρικές συνθήκες]
Το SSPD εκτοξεύτηκε τον Ιανουάριο του 2023 και δύο μήνες αργότερα, ήταν σε θέση να μεταδώσει σήμα περίπου 100 milliwatts στο διάστημα και να εστιάσει τη δέσμη προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Κατά τη διάρκεια οκτώ μηνών, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές για τη μετάδοση ενέργειας στη Γη. Περίπου ένα milliwatt ισχύος τροφοδοτήθηκε στο σταθμό λήψης.
Ωστόσο, αυτό είναι μόνο η αρχή. Η ιδέα πίσω από το έργο είναι να δημιουργηθεί ένας αρθρωτός αστερισμός διαστημικών σκαφών που μπορεί να μεταδώσει αρκετή ενέργεια για να τροφοδοτήσει 10.000 σπίτια. Θεωρείται ότι μεμονωμένοι δορυφόροι μεγέθους 1 μέτρου θα αναπτυχθούν σε ένα επίπεδο τετράγωνο 50 μέτρων σε κάθε πλευρά. Οι ηλιακές κυψέλες θα βρίσκονται από τη μία πλευρά και οι πομποί μικροκυμάτων από την άλλη. Λόγω του γεγονότος ότι το MAPLE είναι σε θέση να μεταφέρει ενέργεια προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, θα είναι δυνατή η αποστολή ενέργειας σε απομακρυσμένες τοποθεσίες ή κατά τη διάρκεια καταστάσεων έκτακτης ανάγκης όπου δεν υπάρχει ενεργειακή υποδομή.
Ο επικεφαλής ερευνητής και συν-διευθυντής του SSPD Ali Hajimiri εξέφρασε την ελπίδα ότι η ασύρματη μετάδοση ενέργειας θα κάνει την πρόσβαση στην ενέργεια ελεύθερη, παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο το Διαδίκτυο παρέχει ελεύθερη πρόσβαση σε πληροφορίες. Σημείωσε ότι δεν θα χρειαστούν ειδικές υποδομές μεταφοράς για να λάβουν αυτή την ενέργεια στη Γη, η οποία θα επέτρεπε την αποστολή ενέργειας σε απομακρυσμένες περιοχές ή περιοχές που πλήττονται από πολέμους ή φυσικές καταστροφές.
Εκτός από το MAPLE, το SSPD δοκιμάζει επίσης άλλα εξαρτήματα, όπως το DOLCE (Ultralight Composite Material In-Orbit Deployment Experiment) και το ALBA, το οποίο αναζητά τον καλύτερο τύπο φωτοβολταϊκών κυττάρων. Τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων δεν έχουν ακόμη δημοσιευθεί, αλλά αποτελούν σημαντικά συστατικά της SSPD.
Η εργασία που παρουσιάζεται επισημαίνει επίσης ορισμένες αδυναμίες στο σχεδιασμό και την ανάγκη για βελτιώσεις. Ωστόσο, η επόμενη έκδοση του SSPD θα βασιστεί στα πλεονεκτήματα του τρέχοντος μοντέλου και θα πλησιάσει σε ένα πλήρως λειτουργικό πρωτότυπο.
14.02.2024
Ως αποτέλεσμα των πρωτοφανών τεχνολογικών εξελίξεων, η μεταφορά (ηλιακής) ενέργειας από το διάστημα στη Γη έχει αποδειχθεί με επιτυχία. Ίσως βρισκόμαστε στα πρόθυρα μιας σχεδόν συνεχούς εκμετάλλευσης αυτής της ανεξάντλητης πηγής ενέργειας.
Η μετάβαση σε καθαρότερες και πιο βιώσιμες πηγές ενέργειας αποτελεί κρίσιμο ζήτημα στους αβέβαιους κλιματικούς καιρούς μας.Σε αυτό το πλαίσιο, η ικανότητα σύλληψης της ηλιακής ενέργειας απευθείας από το διάστημα και η μετάδοσή της στη Γη είναι ένας πολλά υποσχόμενος τομέας εφαρμοσμένης έρευνας.
Πρόσφατα, μια ομάδα ερευνητών από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech) έκανε ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός επιδεικνύοντας με επιτυχία την ασύρματη μετάδοση ηλιακής ενέργειας από το διάστημα.
Αυτή η ανακάλυψη, τεκμηριωμένη σε μια σειρά πειραμάτων που διεξήχθησαν από το Space Solar Power Project (SSPP) του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας και περιγράφεται λεπτομερώς στην πλατφόρμα arXiv, θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για μια νέα εποχή στην παραγωγή ενέργειας, προσφέροντας μια πιθανή λύση στους σημαντικούς περιορισμούς των επίγειων ηλιακών συστημάτων (δηλαδή, τα καιρικά πρότυπα [καιρικές συνθήκες]
Τρεις τεχνολογικές καινοτομίες στο επίκεντρο αυτής της ανακάλυψης
Η αποστολή SSPD-1, με επικεφαλής το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, ήταν ένα σημαντικό ορόσημο στην προσπάθεια αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας από το διάστημα. Στο επίκεντρο αυτής της ανακάλυψης βρίσκονται τρεις τεχνολογικές καινοτομίες. Πρώτον, η συσκευή MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) κατέστησε δυνατή την ασύρματη μετάδοση ενέργειας από το διάστημα.
Χρησιμοποιώντας ένα σύνολο ελαφρών και εύκαμπτων πομπών μικροκυμάτων, η τεχνολογία απέδειξε την ικανότητα να κατευθύνει την ενέργεια σε επίγειους δέκτες, επικυρώνοντας την έννοια της μετάδοσης ηλιακής ενέργειας από το διάστημα.
Δεύτερον, το πείραμα ALBA (μια συλλογή 32 διαφορετικών τύπων φωτοβολταϊκών κυττάρων) επέτρεψε μια εις βάθος αξιολόγηση διαφορετικών τύπων φωτοβολταϊκών κυττάρων στις μοναδικές συνθήκες του χώρου.
Δοκιμάζοντας 32 επιλογές, οι ερευνητές ήταν σε θέση να απομονώσουν τα πιο αποδοτικά και βιώσιμα [αποτελεσματικά και ανθεκτικά] υλικά, ειδικά ενόψει ακραίων περιβαλλοντικών αλλαγών, όπως οι ηλιακές εκλάμψεις.
Τα κύτταρα αρσενικούχου [αρσενιδίου του] γαλλίου διακρίνονται από τη δύναμή [ανθεκτικότητα] τους και τη σταθερή [απόδοση] αποτελεσματικότητά τους, γεγονός που επιβεβαιώνει τις προοπτικές χρήσης τους στο διάστημα. [στις διαστημικές εφαρμογές]
Τέλος, το έργο DOLCE (Deployable on-Orbit ultraLight Composite Experiment) διερεύνησε τις δυνατότητες ενός ελαφρού, αναπτυσσόμενου σχεδιασμού [ ελαφριάς, αναπτυσσόμενης δομής] σχεδιασμένου να υποστηρίζει τόσο ηλιακές κυψέλες [συστοιχίες] όσο και συσκευές μετάδοσης ενέργειας. Αν και η ανάπτυξη αντιμετώπισε ορισμένα εμπόδια, τα πειράματα παρείχαν πολύτιμα μαθήματα για τη μελλοντική ανάπτυξη αρθρωτών διαστημικών δομών. Θεωρείται ότι αυτές οι δομές θα αναπτυχθούν αποτελεσματικά σε τροχιά και θα αποτελέσουν τη βάση των μελλοντικών σταθμών συλλογής ηλιακής ενέργειας στο διάστημα. Μαζί, [συνολικά] αυτές οι τρεις καινοτομίες υπογραμμίζουν την πρόοδο που σημειώνεται προς την υλοποίηση της διαστημικής ηλιακής ενέργειας ως βιώσιμης ανανεώσιμης πηγής.
Είναι το μέλλον της ηλιακής ενέργειας στο διάστημα;
Η επιτυχία της αποστολής SSPD-1 θέτει τις βάσεις για τον πιθανό ενεργειακό μετασχηματισμό των φωτοβολταϊκών. Αποδεικνύοντας ότι είναι δυνατή η δέσμευση ηλιακής ενέργειας απευθείας στο διάστημα για ασύρματη μετάδοση στη Γη, αυτή η τεχνολογία υπόσχεται να είναι μια καθαρή, σταθερή και ανεξάντλητη πηγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Σε αντίθεση με τα επίγεια ηλιακά συστήματα, τα οποία περιορίζονται από τον κύκλο ημέρας / νύχτας, τις εποχές και τις κλιματολογικές συνθήκες, η διαστημική ηλιακή ενέργεια επωφελείται από τη συνεχή ηλιακή ακτινοβολία.
Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να παράγει οκτώ φορές περισσότερη ενέργεια από τις ηλιακές εγκαταστάσεις στη Γη, προσφέροντας μια δυνητικά ανεκτίμητη λύση στην παγκόσμια ενεργειακή κρίση και τις προκλήσεις που θέτει η κλιματική αλλαγή.
φωτο--Η ιδέα SSP, που αναπτύχθηκε στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας, αποτελείται από μια συστοιχία PV-WPT. Μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε συνεχές ρεύμα, το οποίο με τη σειρά του μετατρέπεται σε ρεύμα ραδιοσυχνοτήτων, το οποίο στη συνέχεια συλλέγεται στη Γη από έναν σταθμό σύλληψης. Η τοποθέτηση μιας τέτοιας συσκευής σε υψηλή τροχιά θα εξαλείψει τους περιορισμούς που σχετίζονται με τον κύκλο ημέρας/νύχτας.
Η ώθηση [προσπάθεια] για την ανάπτυξη ενός αστερισμού αρθρωτών διαστημικών σκαφών για τη συλλογή και μετάδοση ηλιακής ενέργειας ανοίγει ευκαιρίες για πρόσβαση στην ηλεκτρική ενέργεια που είναι ανεξάρτητες από τη γεωγραφία και τις επίγειες υποδομές.
Το όραμα αυτό έχει τη δυνατότητα να αλλάξει ριζικά τα παγκόσμια ενεργειακά δίκτυα, καθιστώντας την ενέργεια διαθέσιμη ακόμη και στις πιο απομονωμένες περιοχές ή σε περιοχές που πλήττονται από φυσικές καταστροφές.
Αυτή η τεχνολογία υπόσχεται να αυξήσει την ενεργειακή ανθεκτικότητα διαφοροποιώντας τις πηγές ενέργειας και ελαχιστοποιώντας τους κινδύνους που σχετίζονται με τις συγκεντρωμένες ενεργειακές υποδομές.
Ο Πρόεδρος του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, Thomas F.Rosenbaum, καθηγητής φυσικής, σημείωσε σε δελτίο τύπου: «Η ηλιακή ενέργεια που ακτινοβολεί από το διάστημα σε εμπορική κλίμακα και φωτίζει ολόκληρο τον πλανήτη εξακολουθεί να είναι μια μακρινή προοπτική. Αλλά αυτή η κρίσιμη αποστολή έδειξε ότι αυτό είναι ένα εφικτό μέλλον».
πηγή: New-Science.ru https://new-science.ru/vpervye-v-istorii-sputnik-peredal-energiju-iz-kosmosa-na-zemlju/
============
Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες έχουν λάβει ενέργεια που μεταδίδεται από έναν δορυφόρο σε τροχιά
Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες έχουν λάβει ενέργεια που μεταδίδεται από έναν δορυφόρο σε τροχιά
15.02.2024
Η μεταφορά της ηλιακής ενέργειας από την τροχιά στη Γη γίνεται πραγματικότητα χάρη σε ένα καινοτόμο διαστημικό πείραμα. το Space Solar Power Demonstrator (SSPD) έχει μεταφέρει [μετέδωσε] ενέργεια από το διάστημα στη Γη χρησιμοποιώντας μια συστοιχία μικροκυμάτων για το Πείραμα Μεταφοράς Ισχύος Χαμηλής Γήινης Τροχιάς (MAPLE). Αν και αυτό το πείραμα βρίσκεται στο στάδιο επιβεβαίωσης, μια προδημοσίευση που περιγράφει τα αποτελέσματα είναι διαθέσιμη στο arXiv.
Η μεταφορά της ηλιακής ενέργειας από την τροχιά στη Γη γίνεται πραγματικότητα χάρη σε ένα καινοτόμο διαστημικό πείραμα. το Space Solar Power Demonstrator (SSPD) έχει μεταφέρει [μετέδωσε] ενέργεια από το διάστημα στη Γη χρησιμοποιώντας μια συστοιχία μικροκυμάτων για το Πείραμα Μεταφοράς Ισχύος Χαμηλής Γήινης Τροχιάς (MAPLE). Αν και αυτό το πείραμα βρίσκεται στο στάδιο επιβεβαίωσης, μια προδημοσίευση που περιγράφει τα αποτελέσματα είναι διαθέσιμη στο arXiv.
Το SSPD εκτοξεύτηκε τον Ιανουάριο του 2023 και δύο μήνες αργότερα, ήταν σε θέση να μεταδώσει σήμα περίπου 100 milliwatts στο διάστημα και να εστιάσει τη δέσμη προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Κατά τη διάρκεια οκτώ μηνών, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές για τη μετάδοση ενέργειας στη Γη. Περίπου ένα milliwatt ισχύος τροφοδοτήθηκε στο σταθμό λήψης.
Ωστόσο, αυτό είναι μόνο η αρχή. Η ιδέα πίσω από το έργο είναι να δημιουργηθεί ένας αρθρωτός αστερισμός διαστημικών σκαφών που μπορεί να μεταδώσει αρκετή ενέργεια για να τροφοδοτήσει 10.000 σπίτια. Θεωρείται ότι μεμονωμένοι δορυφόροι μεγέθους 1 μέτρου θα αναπτυχθούν σε ένα επίπεδο τετράγωνο 50 μέτρων σε κάθε πλευρά. Οι ηλιακές κυψέλες θα βρίσκονται από τη μία πλευρά και οι πομποί μικροκυμάτων από την άλλη. Λόγω του γεγονότος ότι το MAPLE είναι σε θέση να μεταφέρει ενέργεια προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, θα είναι δυνατή η αποστολή ενέργειας σε απομακρυσμένες τοποθεσίες ή κατά τη διάρκεια καταστάσεων έκτακτης ανάγκης όπου δεν υπάρχει ενεργειακή υποδομή.
Ο επικεφαλής ερευνητής και συν-διευθυντής του SSPD Ali Hajimiri εξέφρασε την ελπίδα ότι η ασύρματη μετάδοση ενέργειας θα κάνει την πρόσβαση στην ενέργεια ελεύθερη, παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο το Διαδίκτυο παρέχει ελεύθερη πρόσβαση σε πληροφορίες. Σημείωσε ότι δεν θα χρειαστούν ειδικές υποδομές μεταφοράς για να λάβουν αυτή την ενέργεια στη Γη, η οποία θα επέτρεπε την αποστολή ενέργειας σε απομακρυσμένες περιοχές ή περιοχές που πλήττονται από πολέμους ή φυσικές καταστροφές.
Εκτός από το MAPLE, το SSPD δοκιμάζει επίσης άλλα εξαρτήματα, όπως το DOLCE (Ultralight Composite Material In-Orbit Deployment Experiment) και το ALBA, το οποίο αναζητά τον καλύτερο τύπο φωτοβολταϊκών κυττάρων. Τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων δεν έχουν ακόμη δημοσιευθεί, αλλά αποτελούν σημαντικά συστατικά της SSPD.
Η εργασία που παρουσιάζεται επισημαίνει επίσης ορισμένες αδυναμίες στο σχεδιασμό και την ανάγκη για βελτιώσεις. Ωστόσο, η επόμενη έκδοση του SSPD θα βασιστεί στα πλεονεκτήματα του τρέχοντος μοντέλου και θα πλησιάσει σε ένα πλήρως λειτουργικό πρωτότυπο.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου