הצי האמריקני שיגר לאחרונה לוויין מקרין כוח לחלל

(fotograzia/מומנט/Getty Images)

אנרגיה סולארית הפכה למוקד המאבק להפחתה שינוי אקלים . הפוטנציאל של אנרגיה סולארית הוא עצום - כדור הארץ מקבל אנרגיה סולארית בשעה כמו שכל האנושות משתמשת בשנה.

אפילו עם כל כך הרבה אנרגיה שפוגעת בכדור הארץ, זה רק חלק זעיר מהתפוקה הכוללת של השמש. חלק מאנרגיית השמש האחרת פוגעת בכוכבי לכת אחרים, אבל רובם פשוט אבודים לריק של החלל העמוק.

ישנן מספר קבוצות הממנפות טכנולוגיות שונות כדי ללכוד חלק מהאנרגיה שאבדה. אחת הטכנולוגיות הנפוצות ביותר שנוקטים בהן היא הרעיון של לוויין כוח .

לאחרונה, אחת מאותן קבוצות במעבדת המחקר הצי של אמריקה (NRL) הגיעה לאבן דרך בפיתוח טכנולוגיית לווייני הכוח על ידי שיגור לוויין הניסוי שלהן מסוג Photovoltaic RF Antenna Module (PRAM).

הרעיון העומד בבסיס לווייני הכוח נקרא ' קרינת כוח '. מערכות קרינת כוח משתמשות באחד משלושה תדרים שונים של אור כדי להעביר כמויות משמעותיות של כוח על פני מרחק באופן אלחוטי.

בשנה שעברה ערכה NRL הדגמה מוצלחת של מערכת קרינת כוח יבשתית באמצעות לייזר אינפרא אדום.

עם זאת, עשייה מהחלל מציגה סט חדש לגמרי של אתגרים, ולא בהכרח רק טכניים. פול ג'פה, המוביל הטכני בפרויקט PRAM, תיאר את תהליך הבחירה לשיגור מסלולי כשווה ערך ל טנק כריש - PIs רבים מציגים את הרעיונות שלהם לטיול במסלול.

אחרי כמה שנים של נסיונות, PRAM סוף סוף קיבלה שהגיע הזמן לזרוח על א X-37B השקה ב-17 במאי.

עם זאת, PRAM לא באמת יברח - פני השטח שלו מכוסים בפאנלים סולאריים שחורים, והפנים שלו מורכבים מהחומרה הראשונה ששוגרה אי פעם למסלול הממיר אנרגיה סולארית ל מיקרוגלים .

הלוויין עצמו קטן יחסית (30 סנטימטרים או 12 אינץ' בצד), ולמעשה לא ישדר שום כוח בחזרה לכדור הארץ. במקום זאת הוא יאסוף נתונים שישמשו כנקודות השוואה שימושיות לניסוי באמצעות מערכת דומה שנערכה בעבר על פני כדור הארץ.

היו כמה מדדים מהבדיקה מבוססת כדור הארץ שצוות PRAM קיווה לשחזר בחלל. יעילות ההמרה משמש למיקרוגל הייתה אחד הגורמים החשובים ביותר.

ללא יעילות גבוהה מספיק, השקות עתידיות עשויות להיות יקרות באופן בלתי רגיל ביחס לכמות הכוח שהמערכת מייצרת.

ניהול תרמי היא עוד מדידה חשובה ביותר שהצוות מצפה לה. על פני כדור הארץ, מערכות קירור משוכללות הן פשוטות יחסית לחיבור למקור חום.

עם זאת, המתודולוגיות הללו אינן עובדות כמעט באותה מידה בחלל, מה שעלול לגרום לבעיות ניהול תרמי עבור כל מוצרי אלקטרוניקה במסלול. הצוות מקווה להשיג מספרי ניהול תרמי דומים לאלה שנראו על פני כדור הארץ ממערכת הקירור הקרינה שלהם.

הן היעילות והן הניהול התרמי נכנסים לחישוב הפרמטר החשוב ביותר של מערכות לווייניות כוח - צפיפות הספק . אם הכוח מרוכז מדי, המערכת עלולה לשרוף את כל מה שהיא מכוונת אליו.

אם הוא נמוך מדי, אז לא מתקבל מספיק כוח בתחנת הבסיס כדי להיות שימושי בייצור חשמל.

עיצוב תחנות בסיס הוא גם גורם מפתח בהצלחה ארוכת הטווח של טכנולוגיות לווייני כוח. כל טווח תדרים ידרוש סגנון שונה של תחנת בסיס. PRAM משתמשת במיקרוגל כאמצעי העברת הכוח שלה.

למרות שרוב האנשים בדרך כלל חושבים על מיקרוגלים כשיטה לחימום מחדש של הפיצה שנשארה, תדרי האותות עבור Bluetooth באנרגיה נמוכה ו וויי - פיי יכול להיחשב גם בספקטרום של גלי מיקרוגל.

לרמת התאורה שהמערכת מקבלת יש השפעה רבה גם על הספק המוצא והניהול התרמי. זוהי נקודת נתונים שהצוות לא הצליח לאסוף על פני כדור הארץ, והם מצפים לקבל נתונים המציגים את זמן ההארה הטוב ביותר למשימות עתידיות.

ב מסלול גיאוסינכרוני לוויין יכול להיות באור השמש 99 אחוז מהזמן.

עם זאת, קיים פשרה בין זמן בשמש לניהול תרמי. אב הטיפוס של PRAM הושק לתצורה מסלולית שתאפשר לצוות לחשב יעילות, צפיפות הספק ועומסים תרמיים של תקופות הארה שונות. לאחר מכן הצוות ישתמש בנקודות הנתונים הללו כדי לתכנן את נתיב המסלול האופטימלי עבור שיגורי ניסוי נוספים.

התוצאה הסופית של שיגורי הניסוי הנוספים הללו תהיה מערכת לוויינים סולארית בעלת קיימא מסחרית, המספקת כוח נוסף למקומות ספציפיים על פני כדור הארץ, ללא עלות נוספת ברגע שהלוויין במסלול.

יש כבר מספר רב של חברות וגופי מחקר המפתחים גרסאות של מערכות מקרינות כוח אשר ממתינים בכיליון עיניים לתוצאות מבחן ה-PRAM.

יפו מציין כי הדרך למסחור מבוססת כולה על המשאבים המוקצים לפיתוח לוויין בר-קיימא מבחינה מסחרית. הזמן ללוויין כוח בר-קיימא מבחינה מסחרית יכול להיות מהיר יחסית אם יסופק עם כמויות משמעותיות של מימון. מצד שני הטכנולוגיה עלולה למות בחיתוליה אם הכסף יימשך.

זה עדיין ימים מוקדמים בפיתוח הטכנולוגיה, והנתונים ש-PRAM אוספת הם שלב הכרחי בתהליך הסרת הסיכון הדרוש כדי שלווייני כוח יהפכו לבעלי קיימא מסחרית.

צעד נוסף שצריך במקרה להיות כדאי מבחינה מסחרית הוא קבלת הציבור. כאשר מזכירים את הרעיונות של לווייני כוח לרוב האנשים, מחשבותיהם המיידיות מופנות איקרוס , הנשק הסולארי הבדיוני בסרט ג'יימס בונד תמות ביום אחר . בסרט ההוא, הלוויין ממיס מלון קרח ומראה את הפוטנציאל שלו להרוס חלקים הרבה יותר גדולים מהעולם.

Jaffe ממהר להצביע על ההבדלים בין PRAM לאיקרוס. איקרוס הוא מה שמכונה ' פלטפורמת אנרגיה מכוונת ', שגם חיל הים עובד עליה, אך משתמש בפיזיקה שונה מזו של מערכת קרינת הכוח שמהווה PRAM.

הוא גם מזכיר שיהיה קשה במיוחד להפוך מערכת קורנת כוח לנשק: 'אם אתה שם זכוכית מגדלת מול נתב ה-WiFi שלך, הוא לא מתחיל להמיס כלום'.

למרות שכל מה שיגידו המדענים עשוי שלא להפיג את כל חששות הציבור מפני מערכת כזו, היתרונות של היכולת להקרין אנרגיה לכל מקום בו היא נחוצה יש פוטנציאל מועיל כה עצום, עד שחששות אלה עשויים להתגבר.

יש לעשות הרבה יותר עבודה לפני שחברות יתחילו להשקיע בענק rectenna חוות לאסוף אנרגיה מבוזבזת אחרת. אבל בחודשים הקרובים NRL מקווה לאסוף כמה נתונים עם PRAM שיקרבו את מערכות הקרנות הכוח המסחריות כמה צעדים יותר למציאות.

מאמר זה פורסם במקור על ידי היקום היום . קרא את ה מאמר מקורי .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.